[发明专利]一种高负载Mn-N活性位点掺杂碳材料催化剂的制备方法及其在锂硫电池上的应用

权利要求书

1.一种高负载Mn-N活性位点掺杂碳材料催化剂在锂硫电池中的应用，其特征在于，将所述的催化剂用于修饰锂硫电池PP隔膜，所述催化剂的制备方法包括以下步骤：

第一步：合成Mn-ZIF-8前驱体

将2-甲基咪唑溶于甲醇溶液中，搅拌充分得到浓度为1.0-1.4 mmol/mL溶液A；将六水合硝酸锌和乙酸锰溶于甲醇溶液中搅拌均匀，得到六水合硝酸锌、乙酸锰的浓度分别为0.18-0.22 mmol/mL、0.04-0.06 mmol/mL的溶液B；室温下，将溶液B加入到等体积的溶液A中，缓慢搅拌30 -60 min后，静置20-26 h后得到的沉淀用乙醇多次洗涤，真空干燥得到Mn-ZIF-8前驱体；

第二步：合成低负载Mn-N活性位点掺杂碳材料催化剂

将Mn-ZIF-8前驱体热解，首先在氩气氛围中控制升温速度均为3-5℃/min，升温至750℃保持0.5-1.5 h；随后通入氨气恒温1.5-2 h后，在氩气氛围继续升温至900 – 950℃恒温2.5 h后，自然冷却至室温；将得到的产物在70 - 80 ℃条件下用H₂SO₄溶液搅拌5-8 h进行酸洗，将酸洗后的材料用去离子水洗涤至中性，真空干燥后得到低负载Mn-N活性位点掺杂碳材料催化剂；

第三步：合成高负载Mn-N活性位点掺杂碳材料催化剂

将第二步得到的催化剂溶于去离子水中，超声处理得到均匀分散的悬浊液，向溶液中加入含锰离子化合物提供锰离子，其中，所述锰离子化合物质量为催化剂质量的1/4-1/3，将混合溶液搅拌2-3 h；反应完成后的产物用去离子水多次抽滤清洗，真空干燥后将粉末样品在氩气氛围中从室温升温至900-950 ℃热解2.5-3 h，冷却至室温后经酸洗步骤后得到最终产物。

2.根据权利要求1所述的一种高负载Mn-N活性位点掺杂碳材料催化剂在锂硫电池中的应用，其特征在于，所述的真空干燥温度为60-80 ℃，干燥时间为12-16 h。

3.根据权利要求1所述的一种高负载Mn-N活性位点掺杂碳材料催化剂在锂硫电池中的应用，其特征在于，第三步所述的超声时间为1.5-2 h。

4.根据权利要求1所述的一种高负载Mn-N活性位点掺杂碳材料催化剂在锂硫电池中的应用，其特征在于，第三步所述的含锰离子化合物为乙酸锰、氯化锰。

5.根据权利要求1所述的一种高负载Mn-N活性位点掺杂碳材料催化剂在锂硫电池中的应用，其特征在于，第三步所述的升温速率为3-5 ℃/min。

6.根据权利要求1所述的一种高负载Mn-N活性位点掺杂碳材料催化剂在锂硫电池中的应用，其特征在于，第三步所述的酸洗为在70 - 80 ℃条件下采用0.5 mol/L H₂SO₄溶液搅拌5-8 h。