[发明专利]一种可充式锌空电池双功能催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种可充式锌空电池双功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述一种可充式锌空电池双功能催化剂结构单元为：以氨基碳纳米管NH₂-CNTs作为导电网络，镍钴双金属@镍钴双金属氧化物复合纳米颗粒负载于其上；

所述制备方法包括以下步骤：

步骤一，将通过混酸氧化制备获得的氧化碳纳米管加入包含有乙二胺的混合溶液制得氨基碳纳米管；

步骤二，由氨基碳纳米管、镍过渡金属盐、钴过渡金属盐和还原剂，制得氨基碳纳米管负载镍钴双金属@镍钴双金属氧化物复合纳米颗粒形态的所述可充式锌空电池双功能催化剂；

所述步骤一包括：将碳纳米管放入95-98%浓硫酸和40-50%浓硝酸的混合物中，超声波震荡2-6 h，使得碳纳米管充分氧化，离心水洗，在60-70℃下干燥6-24 h，再将氧化碳纳米管加入包含有乙二胺、二甲基乙酰胺和亚硝酸钠的混合溶液中，在超声波作用下形成均匀悬浮液，将所述悬浮液转移至水热反应釜中，在120-140℃下反应6-24 h，将产物过滤并用去离子水洗涤，最后在60-80℃真空烘箱中干燥6-18h；

所述步骤二包括：将还原剂加入反应釜内胆进行磁力搅拌，取0.1M的钴过渡金属盐溶液和0.1 M的镍过渡金属盐溶液同时加入所述还原剂中，再加入氨基碳纳米管，磁力搅拌20~40 min，接着加入乙醇，将所述反应釜置于140℃-200℃鼓风干燥箱中反应6-18 h，将反应物抽滤并水洗至中性，最后在惰性气氛的管式炉中650~850℃退火1~3 h，升温速率为3-5℃/min。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中所述碳纳米管、浓硫酸、浓硝酸、氧化碳纳米管、乙二胺、二甲基乙酰胺及亚硝酸钠的质量体积比为60-200mg：30-150mL：10-50 mL ：30-120 mg ：3-6 mL ：30-60 mL ：115-230 mg。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中所述还原剂为N₂H₄·H₂O、氨水中的任一或它们的任意组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中，所述的还原剂、钴过渡金属盐溶液、镍过渡金属盐溶液、乙醇的体积比为 2-6 mL ：600-3700 mL ：300-1900 mL ：6-10 mL。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中的钴过渡金属盐采用Co(NO₃)₂·6H₂O、CoCl₂·6H₂O、Co (CH₃COO)₂、CoCl₂、CoSO₄·7H₂O、CoSO₄·H₂O中的任一或它们的任意组合，所述镍过渡金属盐采用Ni(NO₃)₂·6H₂O、NiCl₂·6H₂O、Ni(CH₃COO)₂、NiSO₄·6H₂O中的任一或它们的任意组合。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中的所述惰性气氛为N₂、Ar、He中的任一或它们的任意组合。

7.一种由权利要求1所述方法制得的可充式锌空电池双功能催化剂的应用，其特征在于，应用于可充式锌空电池的氧还原反应ORR/析氧反应OER中进行催化。