[发明专利]一种锂氧电池阴极亲锂-钴锰复合金属基有机框架催化剂的制备方法及应用

说明书

一种锂氧电池阴极亲锂‑钴锰复合金属基有机框架催化剂的制备方法及应用，将乙酸钴、乙酸锰和对苯二甲酸加入到N,N‑二甲基甲酰胺中，转移到水热釜中，水热反应；用乙醇洗涤后，进行离心处理，弃去上清液，保留离心产物；将离心产物，干燥，研磨过筛后，得到钴锰复合金属基有机框架催化材料。优点是：制备方法简单，容易操作，具有较大的比表面积、较多的活性位点以及优异的电子传导性；应用于亲锂的ZnO/CNT作为阴极的整平层能够吸引锂离子，促进催化反应更好更快的进行，从而明显提高了锂氧电池循环寿命。

技术领域

本发明涉及一种锂氧电池阴极亲锂-钴锰复合金属基有机框架催化剂的制备方法及应用。

背景技术

锂氧电池是一种用锂作负极，以空气中的氧气作为正极反应物的电池。与传统的金属氧气电池相比，锂氧电池具有更小的体积、更轻的重量以及更高的工作电压和比能量，可在一些需要高功率、免维护的系统之中获得应用。目前，大多数锂氧电池的催化材料都为二氧化锰，但二氧化锰的电子传导性较差，使其性能不能得到充分的发挥，从而影响锂氧电池的循环寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锂氧电池阴极亲锂-钴锰复合金属基有机框架催化剂的制备方法及应用，制备方法简单，容易操作，提高锂氧电池循环寿命。

本发明的技术方案是：

一种锂氧电池阴极亲锂-钴锰复合金属基有机框架催化剂的制备方法，其具体步骤如下：

(1)将乙酸钴、乙酸锰和对苯二甲酸按照摩尔比0.65:0.65:1加入到N,N-二甲基甲酰胺中，配成乙酸钴-乙酸锰-对苯二甲酸-N,N-二甲基甲酰胺混合溶液；

(2)将乙酸钴-乙酸锰-对苯二甲酸-N,N-二甲基甲酰胺混合溶液转移到水热釜中，在150℃～180℃下水热反应18h～40h；

(3)将水热反应后的反应物加入乙醇溶液，超声分散15min～30min；将分散后的溶液沉降，弃去上层清液；重复上述清洗方式5次～8次；

(4)将洗涤后的反应物进行离心处理，转速5000r/min～7000r/min，时间8min～10min，弃去上清液，保留离心产物；

(5)将离心产物，在70℃～80℃的条件下干燥12小时～20小时；研磨过筛后，得到钴锰复合金属基有机框架催化材料。

进一步的，所述N,N-二甲基甲酰胺与乙酸钴的摩尔比为2:1～5:1。

进一步的，步骤(3)所述乙醇溶液的质量浓度为40％～60％。

进一步的，研磨过筛时，过250目筛网。

进一步的，所述的钴锰复合金属基有机框架催化材料在锂氧电池阴极中的应用，所述锂氧电池阴极包括支撑层、整平层和催化层三部分，其特殊之处在于：所述催化层制备时，催化层浆料配制使用的复合催化剂，所述复合催化剂是质量比为2:1的钴锰复合金属基有机框架催化材料和Pt/C催化剂。

进一步的，所述催化层浆料的制备方法如下：分别称取碳粉和复合催化剂，混合均匀，加入质量浓度为5％的PTFE溶液作为粘结剂，所述碳粉、催化剂和粘结剂的质量比为75:10:15，超声分散2小时，得到催化层浆料。

进一步的，所述支撑层浆料的制备方法如下：将碳纸浸泡在质量浓度为5％的聚四氟乙烯溶液中30min，取出自然晾干，而后在350℃加热1h。

进一步的，所述整平层浆料是通过化学沉淀法合成ZnO/CNT，其中选择Zn(OAc)₂·2H₂O作为Zn源，LiOH·H₂O作为沉淀剂，乙醇作为溶剂；

进一步的，所述整平层浆料的制备方法如下：