CN103127941A - 一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂及制备方法 - Google Patents

一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂及制备方法 Download PDF

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银凤翔
陈标华
李国儒
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Abstract

本发明公开了一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂及制备方法。催化剂的载体为石墨烯，活性组分为掺杂了氧化钴的Mn基氧化物。催化剂制备方法是：将石墨烯浸渍在氨水中，超声搅拌均匀后加入锰盐和钴盐，然后加入碱溶液调节pH值，继续超声搅拌；反应完成后，洗涤、干燥。本发明的催化剂用于锂空气电池阴极表现出很好的催化活性。

Description

一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂及制备方法
技术领域
本发明属电化学催化领域，尤其涉及一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂及制备方法。 
背景技术
锂空气电池具有容量大、比能量高、工作电压平稳、价格低廉和环境友好等优点，是一种具有巨大市场前景的化学电源。随着现代制造技术的发展，锂空气电池在便携式计算机、电子装置、遥控设备及军用通讯装置等领域将得到广泛应用。而目前开发适用于电动车辆动力电源的大功率电池是研究的重点和难点。 
空气电极是一种气体扩散电极，其一面与电解质接触，一面与空气中的氧气接触，在催化剂表面形成一种三相稳定的状态。在电池放电过程中，空气电极作为阴极，氧气沿电极表面扩散进入电极内部，在催化剂的作用下发生还原反应。 
空气电极是锂空气电池中主要组成部件，其性能的好坏决定了电池输出功率的大小。空气电极催化剂的催化活性在电池的使用中起着关键的作用，提高空气电极催化剂的催化活性，意味着在一定的工作电流密度下，以空气电极为正极的锂空气电池有更高的输出电位。因此，需要开发高性能的用于空气电极的催化剂，加快锂空气电池的推广应用。 
发明内容
本发明的目的是一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂及制备方法，该催化剂氧还原活性高，制备方便，价廉易得。 
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案： 
一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂，它的载体是石墨烯，活性组分是掺杂了氧化钴的Mn基氧化物。 
一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂，以石墨烯为载体，加入锰盐，再加入钴盐，在碱溶液环境下反应后，再经去离子水洗涤、去除杂质离子最终干燥而成；其中，主材料成份的重量百分比为：锰盐5～40%，钴盐0～30%，余量为石墨烯。 
所述锰盐为MnSO4，Mn(NO3)2或者KMnO4；所述钴盐为CoSO4，Co(NO3)2或者CoCl2。 
所述石墨烯的制备是：在0℃冰浴下，按每0.015～0.12g石墨粉分散到20～25ml浓硫酸中，搅拌下加入KMnO4，所加KMnO4的质量是石墨粉的3～4倍，搅拌30-60分钟，温度上升到30～35℃左右，加入46ml去离子水，搅拌20～30分钟，加入10ml质量浓度30%的H2O2，搅拌5～10分钟，经过离心分离，用质量浓度5%HCl溶液、去离子水和丙酮反复洗涤后得到氧化石墨烯。 
一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂，制备方法如下：首先将石墨烯浸没在氨水中，超声搅拌均匀后，按比例加入锰盐，再按比例加入钴盐，然后加入碱溶液调节pH值在8～14，继续超声搅拌2～10小时；反应完成后，用去离子水冼涤，去除杂质离子，然后放入鼓风干燥箱，60～150℃烘干，所述的碱溶液为NaOH或者KOH溶液。 
所述石墨烯和氨水的比值为1：5～1:500。 
本发明的优点是： 
l、本发明制备空气电极用催化剂所使用的材料，为价格低廉的金属盐类和氨水等，大大降低了生产成本； 
2、由于石墨烯纳米片具有极高的比表面积、超强的力学性能、优异的导电和导热等特点，有利于电化学电极反应和催化反应过程中的电子传递和电极的稳定性，增强复合材料的电化学性能。 
具体实施方式
实施例1 
将30g石墨烯浸没在氨水中，石墨烯与氨水的比值为1：5，超声搅拌均匀后，加入12.1gMnSO4，加入7.9gCoCl2，然后加入浓度为0.05M NaOH溶液调节pH值为8，继续超声搅拌4.5小时；反应完成后，用去离子水洗涤，去除杂质离子，然后放入鼓风干燥箱，100℃烘干。其中，主材料成分的重量百分比为：锰盐24.2%，钴盐15.8%，余量为石墨烯。 
实施例2 
将25g石墨烯浸没在氨水中，石墨烯与氨水的比值为1：200，超声搅拌均匀后，加入13.2g Mn(NO3)2，加入4g CoCl2，然后加入浓度为0.05M NaOH溶液调节pH值为11，继续超声搅拌5小时；反应完成后，用去离子水洗涤，去除杂质离子，然后放入鼓风干燥箱，90℃烘干。其中，主材料成分的重量百分比为：锰盐31.3%，钴盐9.5%，余量为石墨烯。 
实施例3 
将18g石墨烯浸没在氨水中，石墨烯与氨水的比值为1：100，超声搅拌均匀后，加入9.6g KMnO4，加入6.3g Co(NO3)2，然后加入浓度为0.05M NaOH溶液调节pH值为9，继续超声搅拌4.5小时；反应完成后，用去离子水洗涤，去除杂质离子，然后放入鼓风干燥箱，100℃烘干。其中，主材料成分的重量百分比为：锰盐28.3%，钴盐18.6%，余量为石墨烯。 
实施例4 
将30g石墨烯浸没在氨水中，石墨烯与氨水的比值为1：50，超声搅拌均匀后，加入4.3g MnSO4，加入2.1g CoCl2，然后加入浓度为0.05M NaOH溶液调节pH值为8，继续超声搅拌5小时；反应完成后，用去离子水洗涤，去除杂质离子，然后放入鼓风干燥箱，80℃烘干。其中，主材料成分的重量百分比为：锰盐11.8%，钴盐5.8%，余量为石墨烯。 

Claims (6)

1.一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂，其特征在于，载体是石墨烯，活性组分是掺杂了氧化钴的Mn基氧化物。 
2.根据权利要求1所述一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂，其特征在于，以石墨烯为载体，加入锰盐，再加入钴盐，在碱溶液环境下反应后，再经去离子水洗涤、去除杂质离子最终干燥而成；其中，主材料成份的重量百分比为：锰盐5～40%，钴盐0～30%，余量为石墨烯。 
3.根据权利要求2所述的一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂，其特征在于，所述锰盐为MnSO4，Mn(NO3)2或者KMnO4；所述钴盐为CoSO4，Co(NO3)2或者CoCl2。 
4.根据权利要求1或2所述的一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂，其特征在于，所述石墨烯的制备是：在0℃冰浴下，按每0.015～0.12g石墨粉分散到20～25ml浓硫酸中，搅拌下加入KMnO4，所加KMnO4的质量是石墨粉的3～4倍，搅拌30-60分钟，温度上升到30～35℃左右，加入46ml去离子水，搅拌20～30分钟，加入10ml质量浓度30%的H2O2，搅拌5～10分钟，经过离心分离，用质量浓度5%HCl溶液、去离子水和丙酮反复洗涤后得到氧化石墨烯。 
5.一种制备权利要求1或2所述的催化剂的方法，其特征在于，方法如下：首先将石墨烯浸没在氨水中，超声搅拌均匀后，按比例加入锰盐，再按比例加入钴盐，然后加入碱溶液调节pH值在8～14，继续超声搅拌2～10小时；反应完成后，用去离子水冼涤，去除杂质离子，然后放入鼓风干燥箱，60～150℃烘干，所述的碱溶液为NaOH或者KOH溶液。 
6.根据权利要求2或5所述的一种用于锂空气电池的Mn-Co/石墨烯催化剂，其特征在于，所述石墨烯和氨水的比值为1：5～1:500。 
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104624191A (zh) * 2013-11-11 2015-05-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种CoO/C催化剂及其制备方法
CN105576261A (zh) * 2015-12-22 2016-05-11 北京化工大学常州先进材料研究院 一种用于锂空气电池的Mn-Ni/石墨烯催化剂及制备方法
CN108172411A (zh) * 2018-01-16 2018-06-15 武汉低维材料研究院有限公司 一种钴锰合金氧化物-硫氮共掺杂石墨烯纳米复合材料的制备方法
CN108198700A (zh) * 2018-01-16 2018-06-22 武汉低维材料研究院有限公司 一种石墨烯-碳纳米管/钴锰合金氧化物纳米片复合物的制备方法及其应用
CN110252331A (zh) * 2019-06-20 2019-09-20 宁波智通环保科技有限公司 一种常温除臭氧催化剂及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102142540A (zh) * 2011-02-25 2011-08-03 浙江大学 石墨烯/SnS2复合纳米材料的锂离子电池电极及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102142540A (zh) * 2011-02-25 2011-08-03 浙江大学 石墨烯/SnS2复合纳米材料的锂离子电池电极及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAILIANG WANG ET AL: "Rechargeable Li–O2 batteries with a covalently coupled MnCo2O4–grapheme hybrid as an oxygen cathode catalyst", 《ENERGY & ENVIRONMENTAL SCIENCE》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104624191A (zh) * 2013-11-11 2015-05-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种CoO/C催化剂及其制备方法
CN105576261A (zh) * 2015-12-22 2016-05-11 北京化工大学常州先进材料研究院 一种用于锂空气电池的Mn-Ni/石墨烯催化剂及制备方法
CN108172411A (zh) * 2018-01-16 2018-06-15 武汉低维材料研究院有限公司 一种钴锰合金氧化物-硫氮共掺杂石墨烯纳米复合材料的制备方法
CN108198700A (zh) * 2018-01-16 2018-06-22 武汉低维材料研究院有限公司 一种石墨烯-碳纳米管/钴锰合金氧化物纳米片复合物的制备方法及其应用
CN110252331A (zh) * 2019-06-20 2019-09-20 宁波智通环保科技有限公司 一种常温除臭氧催化剂及其制备方法

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