[发明专利]镍、钴、硫、硼共掺杂碳材料在锌-空气电池催化剂中的应用

摘要

本发明公开了镍、钴、硫、硼共掺杂碳材料在锌‑空气电池催化剂中的应用，属于锌‑空气电池催化剂技术领域。本发明的技术方案要点为：将硝酸钴的醇溶液和2‑甲基咪唑的醇溶液混合后于室温静置反应合成多面体ZIF‑67前驱体，然后将ZIF‑67前驱体和镍源在醇溶剂中水浴加热回流反应得到空心多面体纳米笼产物，再将得到的产物与硫源和硼源通过溶剂热反应得到目标产物。本发明的催化剂引入镍，使不同组分间的协同作用增强了复合材料的催化活性，杂原子硫和硼的引入有效优化了材料的电子结构，提高了电催化性能。本发明的催化剂及其制备方法在锌‑空气电池催化剂上具有广阔的应用前景。

主权项

1.镍、钴、硫、硼共掺杂碳材料在锌‑空气电池催化剂中的应用，其特征在于：该镍、钴、硫、硼共掺杂碳材料作为锌‑空气电池催化剂用于催化锌‑空气电池的ORR和OER反应，其具体制备过程为：步骤S1；将硝酸钴和2‑甲基咪唑分别溶于溶剂中至完全溶解，再将两种溶液混合后于室温静置反应18‑48h得到多面体ZIF‑67前驱体；步骤S2；将步骤S1得到的多面体ZIF‑67前驱体和镍源化合物在溶剂中水浴加热至回流反应0.5‑6h得到表面褶皱的空心多面体纳米笼结构产物；步骤S3：向步骤S2得到的表面褶皱的空心多面体纳米笼结构产物中加入硫源化合物和硼源化合物，在溶剂中超声分散均匀后水浴加热至回流反应1‑6h得到功能化的空心多面体纳米笼结构的锌‑空气电池电催化剂，该催化剂的平均粒径为500nm，壳层厚度为20‑50nm；所述溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇或异丙醇；所述镍源化合物为硝酸镍、氯化镍、硫酸镍或氢氧化镍；所述硫源化合物为硫代乙酰胺、硫化钠或硫脲；所述硼源化合物为硼酸钠或氧化硼。