适大小，夹入两层聚酯塑料片当中，其中一张塑料片开孔，面积为0.20cm2 ;用铜箔片与碳纸或碳毡接触并引出，作为集流体；将各部件摆放至合适位置后，用油压机在100°C，1M Pa的压力下压片。
[0039]下文中，将参照以下实施例对本发明的一个或者多个实施方式进行详细描述。然而，这些实施例不仅限制本发明的一个或者多个实施方式的目的和范围。
[0040]对比例1:碳素材料基体
[0041]实施例1:
[0042]将ImL苯胺与2.8mL H2O混合，加入37.5%HC1，调节溶液pH=3.0。反应Ih后，将2.5mL0.5mol/L (NH4)2S2O8溶液缓慢滴入上述溶液中，室温聚合12h后加入按照苯胺与金属摩尔比为20:1加入Mn(NO3)2，搅拌均匀后，浸溃与Icm2炭纸表面，蒸干、洗涤，并在85°C下干燥后，将其氨气气氛中900°C下处理2小时，得到电极。采用0.2M HNO3清洗电极表面，除去表面的杂质。
[0043]实施例2:
[0044]将ImL苯胺与2.8mL H2O混合，加入37.5%HC1，调节溶液pH=3.0。反应Ih后，将2.5mL0.5mol/L (NH4)2S2O8溶液缓慢滴入上述溶液中，室温聚合12h后加入按照苯胺与金属摩尔比为18:1加入Mn(NO3)2，搅拌均匀后，浸溃与Icm2炭纸表面，蒸干、洗涤，并在85°C下干燥后，将其氨气气氛中900°C下处理2小时，得到电极。采用0.2M HNO3清洗电极表面，除去表面的杂质。
[0045]从图1中可以看出，相对于对比例1，实施例1和2的电极具有明显的V(IV)和V(V)的氧化还原峰，且电流明显大于对比例1，且氧化还原电对具有较好的可逆性。这说明实施例1和2中制备的电极明显提升了碳基底的活性。
[0046]实施例3:
[0047]将4mL间苯二酚与6.1mL HCH0(37%)水溶液混合，加入氨水，调节溶液pH=8.0。反应Ih后，将0.2mL氨水溶液缓慢滴入上述溶液中，室温聚合2h后，加入按照间苯二酚与金属摩尔比为20:1加入Bi (NO3)2，搅拌均匀后，浸溃与Icm2炭毡表面，蒸干、洗涤，并在85°C下干燥后，将其氮气气氛中700°C下处理2小时，得到电极。采用0.2M HCl清洗电极表面，除去表面的杂质。
[0048]实施例4:
[0049]将ImL吡咯与2.8mL H2O混合，加入37.5%HC1，调节溶液pH=3.0。反应Ih后，将2.5mL0.5mol/L (NH4)2S2O8溶液缓慢滴入上述溶液中，室温聚合12h后加入按照吡咯与金属摩尔比为20:3加入钥酸铵，搅拌均匀后，浸溃与2cm2炭纸表面，蒸干、洗涤，并在85°C下干燥后，将其氮气气氛中800°C下处理2小时，得到电极。采用0.2M HNO3清洗电极表面，除去表面的杂质。
[0050]实施例5:
[0051]将ImL苯胺与2.8mL H2O混合，加入37.5%HC1，调节溶液pH=3.0。反应Ih后，将2.5mL0.5mol/L FeCl3溶液缓慢滴入上述溶液中，室温聚合12h后加入按照苯胺与金属摩尔比为20:1加入氯金酸，搅拌均匀后，浸溃与Icm2炭毡表面，蒸干、洗涤，并在85°C下干燥后，将其NH3/N2体积比为1:1气氛中800°C下处理2小时，得到电极。采用0.2M HNO3清洗电极表面,除去表面的杂质。
[0052]实施例6:
[0053]将4mL三聚氰胺与8.4mL HCH0(37%)水溶液混合，加入氨水，调节溶液pH=8.0。反应Ih后，将0.2mL氨水溶液缓慢滴入上述溶液中，室温聚合2h后，加入按照三聚氰胺与金属摩尔比为30:1加入Bi (NO3)2，搅拌均匀后，浸溃与Icm2炭毡表面，蒸干、洗涤，并在85°C下干燥后，将其氮气气氛中900°C下处理2小时，得到电极。采用0.2M HCl清洗电极表面，除去表面的杂质。
[0054]实施例7:
[0055]将ImL氨酯与2.8mL H2O混合，加入37.5%HC1，调节溶液pH=3.0。反应Ih后，将2.5mL的lmol/L FeCl3溶液缓慢滴入上述溶液中，室温聚合12h后加入按照氨酯与金属摩尔比为30:1加入钥酸铵，搅拌均匀后，浸溃与Icm2炭毡表面，蒸干、洗涤，并在85°C下干燥后，将其HCN气氛中1000°C下处理2小时，得到电极。采用0.2M HNO3清洗电极表面，除去表面的杂质。
[0056]实施例8:
[0057]将ImL丙烯腈与20mL N-N 二甲基甲酰胺混合，加入37.5%HC1，调节溶液pH=3.0。反应Ih后，将2.5mL0.5mol/L (NH4) 2S208溶液缓慢滴入上述溶液中，室温聚合12h后加入按照丙烯腈与金属摩尔比为20:7加入钥酸铵，搅拌均匀后，浸溃与Icm2炭纸表面，蒸干、洗涤，并在85°C下干燥后，将其氨气气氛中700°C下处理2小时，得到电极。采用0.2M HNO3清洗电极表面，除去表面的杂质。
[0058]实施例9:
[0059]将ImL苯胺与2.8mL H2O混合，加入37.5%HC1，调节溶液pH=3.0。反应Ih后，将2.5mL0.5mol/L (NH4)2S2O8溶液缓慢滴入上述溶液中，室温聚合12h后加入按照苯胺与金属摩尔比为10:2加入硫酸氧锆，搅拌均匀后，浸溃与2cm2炭纸表面，蒸干、洗涤，并在85°C下干燥后，将其氨气气氛中900°C下处理2小时，得到电极。采用0.2M HNO3清洗电极表面，除去表面的杂质。
【主权项】
1.一种液流电池用电极，所述的电极以炭素类材料作为基体，表面具有原位制备的复合催化剂； 表面的复合催化剂为碳、氮与金属物种的复合物，电极中复合物催化剂担载量为2wt.-40wt.% ;电极中金属含量为0.lwt%-10wt%;电极中氮元素的含量为0.1-1Owt.%。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于:所述的炭素类材料为炭纤维材料包括碳布、碳纸或炭租。
3.—种权利要求1或2所述电极的制备方法，其特征在于: a)将高分子前驱体与溶剂I混合，磁力搅拌均匀后，得到A;高分子前驱体与溶剂的体积比为 1:5-1:100 ； b)向A溶液中滴加无机酸或者无机碱，调节溶液的PH值2.0-4.0或PH为7.5-9.0,形成混合液B ； c)向混合物B中滴加浓度为0.5-4mol/L的氧化剂水溶液后，持续反应2h_10h，得到混合物C;氧化剂与高分子的摩尔比为1:30-4:1 ； d)向混合物C中加入摩尔浓度为0.lmol/L-3mol/L金属盐的水溶液，搅拌均匀后在0-50°C反应6-24h，得到乳胶液D ;金属与高分子的摩尔比为:1:60-1:5 ； e)将乳液D浸溃或者喷涂在电极基体表面，在50?100°C下干燥，得到E； f)将E在惰性气体和/或氮化气氛中400°C?1200°C下处理0.5-5小时；得到产物F ； g)将F置于0.1M-1M的盐酸或硝酸水溶液中，酸处理0.5-24h，洗涤干燥得到电极。
4.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于:金属盐为金属的硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、醋酸盐、卤化物、二亚硝基二胺盐、乙酰丙酮化物、或大环络合物卟啉、酞箐及其聚合物中的一种或多种可共溶性盐；所述金属元素为B1、Cr、Mn、Zr、W、Mo、Pt、Au中的一种或多种。
5.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于:溶剂I为去离子水、I?CS—元醇、C2?C8 二元醇或C3?C8三元醇、甲醛水溶液、氯仿、N-N 二甲基甲酰胺、N-N 二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮的至少一种或两种以上； 所述的无机酸为盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸、磷酸中的至少一种；无机碱为NaOH、KOH、NH3水中的至少一种； 氧化剂为过硫酸铵、过氧化氢、重铬酸钾、氯化铁中的至少一种。
6.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于: 所述的高分子前驱体包括氨酯、吡唆、吡咯、丙烯腈、苯胺、苯酚、间苯二酚、三聚氰胺以下中的一种或二种以上。
7.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于: 所述采用在惰性气体或还原性气氛时，惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种；所述氮化气氛为NH3/N2、NH3> CH3CN或HCN气氛中的一种。
8.—种权利要求1或2所述电极的应用，其特征在于:所述电极可应用于液流电池中。
【专利摘要】本发明涉及一种液流电池用电极及其制备和应用，所述的电极以炭素类材料作为基体，表面具有原位制备的复合催化剂；表面的复合催化剂为碳、氮与金属物种的复合物，电极中复合物催化剂担载量为2wt.-40wt.%；电极中金属含量为0.1wt%-10wt%；电极中氮元素的含量为0.1-10wt.%。该电极具有高耐酸性，在液流电池运行环境中保持稳定，制备的材料对VO2+/VO2+和V2+/V3+具有较高的催化活性，且有效改善了两个氧化还原电对的可逆性；本发明的电极制备方法简单易行，成本低廉，易于批量化生产。
【IPC分类】H01M4-88, H01M4-86
【公开号】CN104716335
【申请号】CN201310696153
【发明人】钟和香, 张华民, 邱艳玲, 毛景霞, 刘涛, 刘鑫
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月15日