[发明专利]表面负载有MnO2纳米片的碳纳米管阵列电极及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种负载有MnO2纳米片的碳纳米管阵列电极，以三维多孔泡沫镍为基体，基体上直接生长载有MnO2纳米片的碳纳米管阵列，MnO2纳米片生长于碳纳米管表面，形成核壳结构。本发明还公开了所述的负载有MnO2纳米片的碳纳米管阵列电极的制备方法和应用。制备工艺简单、成本低、周期短、能耗低等优点，适合大规模工业化生产；制备得到的核壳结构阵列型电极不含粘结剂，由于泡沫镍特殊的三维多孔结构以及MnO2纳米片的多孔结构及催化性能，所述的阵列电极用作催化正极时，锂空电池显示出较低的极化和较好的循环稳定性。

主权项

一种表面负载有MnO2纳米片的碳纳米管阵列电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将六水合硝酸锌、六亚甲基四胺溶于去离子水，再加入氨水，搅拌均匀后得到混合溶液；所述六亚甲基四胺和六水合硝酸锌的摩尔比为0.5～2.0；所述氨水与去离子水的体积比为0.03～0.1；所述混合溶液中Zn2+浓度为0.01～0.05mol/L；2)将泡沫镍浸入混合溶液中，经70～110℃水热反应2～10h，再经后处理得到表面载有氧化锌纳米棒的泡沫镍，记为Ni/ZnO；3)将步骤2)得到的Ni/ZnO浸入浓度为0.05～0.15mol/L的葡萄糖溶液中，取出后进行热处理得到载有氧化锌和碳纳米管的泡沫镍，记为Ni/ZnO/CNT；所述热处理的温度为500～700℃，时间为2～10h；4)将Ni/ZnO/CNT浸入浓度为1～3mol/L的NaOH水溶液中去除ZnO，经后处理得到载有碳纳米管的泡沫镍，记为Ni/CNT；5)将Ni/CNT浸入0.005～0.2mol/L的KMnO4水溶液中，经60～100℃水热反应2～5h，经洗涤、干燥后再进行二次热处理，得到表面负载有MnO2纳米片的碳纳米管阵列电极，记为Ni/CNT/MnO2；所述二次热处理的温度为200～400℃，时间为1～3h。