一种三维石墨烯双功能氧电极催化剂及其制备方法与流程

文档序号:11117819阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种三维石墨烯双功能氧电极催化剂,其特征在于,包含三维石墨烯、嵌在三维石墨烯中的氮、铝和包裹在三维石墨烯中的钴纳米粒子。

2.根据权利要求1所述的三维石墨烯双功能氧电极催化剂,其特征在于,所述三维石墨烯与钴纳米粒子的质量比为1:1~5,三维石墨烯与铝的质量比为1:1.8~15,三维石墨烯与氮的质量比为1:5.4~44.3。

3.根据权利要求1或2所述的三维石墨烯双功能氧电极催化剂,其特征在于,所述钴纳米粒子的大小为60~200nm。

4.权利要求1~3任一项所述的三维石墨烯双功能氧电极催化剂的制备方法,包括如下步骤:

(1)将氧化石墨、钴前驱体、铝前驱体、氮前驱体、模板剂和碱性调节剂混合,得到混合溶液;

(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液进行水热反应,得到钴-杂原子裁剪的三维石墨烯水凝胶;

(3)将所述步骤(2)得到的三维石墨烯水凝胶洗涤和干燥,得到三维石墨烯气凝胶;

(4)将所述步骤(3)得到的三维石墨烯气凝胶煅烧,得到钴-杂原子裁剪的三维石墨烯双功能氧电极催化剂。

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中钴前驱体包括可溶性钴盐;

所述铝前驱体包括可溶性铝盐;

所述氮前驱体包括三聚氰胺、氨水和尿素中的一种或几种的混合物;

所述模板剂包括氯化钠、氯化钾和溴化钠中的一种或几种的混合物;

所述碱性调节剂包括一水合氨、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钾和碳酸钠中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中氧化石墨、钴前驱体、铝前驱体和氮前驱体的质量比为1:[1~5]:[1.8~15]:[5.4~44.3]。

7.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中氧化石墨、模板剂和碱性调节剂的质量比为1:3~20:4~20。

8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中水热反应的温度为150~200℃,所述水热反应的时间为12~24h。

9.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中干燥为真空冷冻干燥,所述干燥的温度为-90~-45℃,干燥的时间为2~5h,干燥的真空度为0.2~20.0Pa。

10.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中煅烧的温度为20~1000℃。

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