[发明专利]一种含双金属位点碳气凝胶的制备方法及铝空电池应用

权利要求书

1.一种含双金属位点碳气凝胶的制备方法，其特征在于：其具体步骤包括：

S100，明胶水凝胶的合成：取适量明胶、二氧化硅及去离子水混合，然后在60℃水浴中搅拌，待其完全溶解后恢复室温，依次加入铁-邻二氮菲络合物、铜-邻二氮菲络合物、乙酸锌溶液混合均匀，将得到的溶液于-4℃冷冻形成水凝胶；

S200，铁-铜双位点碳气凝胶的制备：将步骤S100合成的水凝胶经过夜冷冻干燥后，在氢氩混合气氛中加热；然后将高温碳化后的材料研磨成粉末，加入去离子水与分析纯氢氟酸，磁力搅拌以去除二氧化硅及不稳定的金属纳米粒子，再依次经真空抽滤及烘箱干燥，最终得到铁-铜双位点负载的氮掺杂碳气凝胶。

2.根据权利要求1所述的一种含双金属位点碳气凝胶的制备方法，其特征在于：在步骤S100中所述明胶是冻力为250bloom的明胶。

3.根据权利要求1所述的一种含双金属位点碳气凝胶的制备方法，其特征在于：在步骤S100中所述二氧化硅为粒度为15nm的二氧化硅纳米粒子。

4.根据权利要求1所述的一种含双金属位点碳气凝胶的制备方法，其特征在于：在步骤S100中所述铁-邻二氮菲络合物、铜-邻二氮菲络合物的浓度均为0.2mol/L，乙酸锌溶液为1mol/L。

5.根据权利要求1所述的一种含双金属位点碳气凝胶的制备方法，其特征在于：在步骤S200中所述的氢氩混合气氛中氢气的含量为3％，升温速度为5℃/min。

6.根据权利要求1所述的一种含双金属位点碳气凝胶的制备方法，其特征在于：在步骤S200中所述水凝胶加热碳化温度为850-950℃。

7.一种采用权利要求1-6任一方法制备的含双金属位点碳气凝胶的铝空电池应用，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将10％的氯化钠溶液作为液态中性铝空电池的电解质；

S2、将20％的聚丙烯酰胺水凝胶作为固态中性铝空电池的电解质；

S3、将铝片和所制备的碳气凝胶催化剂分别作为铝空电池的阳极和阴极，其中阴极由气体扩散层，泡沫Ni层和催化剂层叠合构成，并以60％的NCAG/Fe-Cu、10％乙炔黑和30％聚四氟乙烯混合制备得到催化层；

S4、将制备的催化层压片到0.3-0.4mm后在60℃的温度下进行真空干燥2-4h。

8.根据权利要求7所述的一种含双金属位点碳气凝胶的铝空电池应用，其特征在于：将20％的聚丙烯酰胺水凝胶作为固态中性铝空电池的电解质的具体方法为：取丙烯酰胺单体和去离子水与螺口瓶中磁力搅拌，待其完全溶解后加入交联剂MBAA和引发剂，搅拌均匀后将溶液置入烘箱，然后将形成的凝胶在10％的氯化钠溶液中浸泡48h。

9.根据权利要求8所述的一种含双金属位点碳气凝胶的铝空电池应用，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾。