CN114914461B - 一种镉基复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种镉基复合材料及其制备方法和应用，属于电催化氧还原技术领域，将Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体经过高温磷化处理方式得到镉基复合材料。通过在碳材料中形成P‑O键，提高催化剂的本征催化活性，含有P‑O基团的镉基复合材料在碱性溶液中呈现了高效的氧还原性能。作为锌‑空气电池阴极材料，镉基复合材料作为催化剂具有良好的长期稳定性，保持将近300h不衰退，能够达到208.1mW·cm^‑2的功率密度。因此，含有P‑O基团的新型镉基复合材料可以取代贵金属Pt/C催化剂用于氧还原反应，从而降低成本。

Description

一种镉基复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及电催化氧还原技术领域，特别是涉及一种镉基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，为了满足未来绿色能源的需求，锌-空气电池以其绿色环保、成本低、能量转换效率高的优点正成为一种很有前途的储能***。然而，由于空气阴极氧还原反应动力学受到阻碍，锌-空气电池的能量密度仅为理论密度的40-50％，因此需要高活性、高效的ORR催化剂来克服缓慢的四电子转移动力学，在低能垒路径上选择性催化ORR，从而实现锌-空气电池的高能转换效率。

贵金属碳载铂催化剂(Pt/C)已得到广泛应用，但是其天然丰度低、生产成本高，限制了综合能和能源***的应用和商业发展。因此，开发以过渡金属为基础的高效、廉价、耐用的氧还原催化剂引起了人们的广泛关注。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种镉基复合材料及其制备方法和应用，通过离散P-O基团提高催化剂的本征催化活性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种镉基复合材料，以PPy为碳载体，为双晶相复合材料，是由Cd₂P₂O₇和Cd₂P₄O₁₂两种不同晶相的物质组成的复合物，结构复杂。

本发明提供一种所述镉基复合材料的制备方法，以Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy为前驱体，经过高温磷化处理得到镉基复合材料。

进一步地，所述Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体的制备方法包括以下步骤：

以PPy碳载体、硝酸镉和盐酸多巴胺为原料，以氨水、水和乙醇的混合溶液为溶剂，将原料溶于溶剂后，经过常温搅拌反应得到Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体。

进一步地，所述PPy碳载体的制备步骤包括：将CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、过硫酸铵和吡咯在HCl中搅拌得到黑色沉淀，然后洗涤、干燥即可。

进一步地，所述CTAB、过硫酸铵和吡咯的质量体积比为0.73g：1.73g：1mL。

进一步地，所述PPy碳载体、硝酸镉和盐酸多巴胺的质量比为0.1：0.616：0.5；

所述混合溶液中氨水、水和乙醇的体积比为1：20：45。

进一步地，所述高温磷化处理包括：Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体和红磷混合，研磨，质量比为1：2，然后转入氩气氛围中，以5℃/min的升温速率升温至800℃煅烧2h。

适宜的煅烧温度使制备的产品具有较高的石墨化度和电导率，促进了电化学ORR过程的电子转移，但是过高易使催化剂烧结而破坏其活性；煅烧时间会影响催化剂的结构，使负载物质与载体结合作用发生变化，从而影响催化效果；红磷的加入提高了催化剂的石墨化程度，调节了Cd活性中心与中间体的相互作用，有助于提高催化剂的催化活性；PPy碳载体的加入增加了催化剂的晶相，有助于理解不同晶相在含磷催化剂中的催化作用。

本发明还提供所述镉基复合材料作为催化剂在制备电极材料中的应用。

本发明提供一种氧化还原电极，以所述镉基复合材料作为催化剂材料，氧化还原电极的制备方法包括以下步骤：将所述镉基复合材料与异丙醇和5wt％全氟磺酸溶液混合，得到催化剂油墨，滴入抛光后的工作电极表面，干燥得到氧化还原电极。

本发明提供一种锌-空气电池阴极电极，以所述镉基复合材料作为催化剂材料，锌-空气电池阴极电极制备方法包括以下步骤：将镉基复合材料与异丙醇、水、5wt％全氟磺酸溶液混合，得到催化剂油墨，滴在亲水碳纤维纸上，干燥得到锌-空气电池阴极电极。

进一步地，氧化还原电极和锌-空气电池阴极电极制备过程中，镉基复合材料与异丙醇、5wt％全氟磺酸溶液的混合质量体积比为2mg：495μL：5μL。

本发明公开了以下技术效果：

1、本发明的复合材料含有P-O基团。过渡金属磷酸盐具有混合的聚阴离子骨架和丰富的晶体结构，具有优异的物理化学性能。此外，磷酸盐可帮助催化剂产生更多活性位点并保护活性位点不受强碱性环境中的腐蚀和溶解，从而提高催化活性。红磷调节Cd活性中心与中间体之间的相互作用，PPy碳载体中丰富的氧元素易与磷元素形成P-O键，密切影响阴离子的聚合模式，从而使材料的性能更佳。

2、磷酸镉是一种典型的含氧酸盐，较少应用于电催化领域。但是磷酸镉具有丰富的晶格氧和比其他镉基材料更多的氧，这为形成P-O键提供更大的可能性。本发明通过合理的策略制备了高活性的镉基复合材料催化剂，经过高温磷化获得的具有P-O基团的镉基复合材料催化材料不仅具有很好的氧还原(ORR)催化性能，而且在应用于锌-空气电池中具有长久的稳定性和高功率密度，说明具有P-O基团的镉基复合材料是通过可控方法制备的，优异的性能归因于P-O基团、大的比表面积和活性位点。

3、本发明制备的新型镉基复合材料在碱性溶液中呈现出高效的氧还原性能；作为锌-空气电池阴极材料，镉基复合材料催化剂具有良好的长期稳定性，保持230h不衰退，具有高的功率密度，能够达到208.1mW·cm^-2。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1制备的镉基复合材料的X-射线粉末衍射图；

图2为本发明实施例1制备的镉基复合材料的扫描电镜图；其中a图为PPy碳载体扫描电子显微镜图片，b图为Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体扫描电子显微镜图，c图为镉基复合材料扫描电子显微镜图，d图为透射电镜图，e图为高倍透射电镜图，f图为元素色散能谱图，g为高角度环形暗场以及相应的元素分布图；

图3为本发明实施例1-3制备的复合材料的X-射线光电子能谱Cd 3d图；

图4为本发明实施例1制备的复合材料的X-射线光电子能谱O1s图；

图5为本发明效果验证1中制备的氧化还原电极的CV曲线；

图6为本发明效果验证1中制备的氧化还原电极在1600rpm转速下氧化还原电极的RRDE曲线；

图7为本发明效果验证1中镉基复合材料制备的电极在不同转速下的RRDE曲线(左)以及K-L图(右)；

图8为本发明效果验证1中制备的氧化还原电极的H₂O₂产量和相应电子转移数；

图9为本发明效果验证1中制备的氧化还原电极的塔菲尔斜率；

图10为本发明效果验证2中锌-空气电池结构示意图；

图11为本发明效果验证2中锌-空气电池中催化剂功率密度图；

图12为本发明效果验证2中锌-空气电池中催化剂的锌-空气电池的开路电压图；

图13为本发明效果验证2中锌-空气电池串联点亮红色LED灯图；

图14为本发明效果验证2中镉基复合材料组装的锌-空气电池在不同电流密度下的放电曲线；

图15为本发明效果验证2中镉基复合材料组装的锌-空气电池的比容量图；

图16为本发明效果验证2中锌-空气电池恒流放电和充电电压曲线；

图17为本发明效果验证2第一圈(左)和最后一圈(右)的电压差比较。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本发明实施例中的常温指的是25±2℃。

本发明实施例中离心法收集沉淀的过程为本领域的常规技术手段，且并非本发明重点，在此不做赘述。

本发明实施例提供一种镉基复合材料，以PPy为碳载体，以Cd₂P₂O₇和Cd₂P₄O₁₂两种不同纳米颗粒为负载物，本发明制备的复合材料为双晶相复合材料，由Cd₂P₂O₇和Cd₂P₄O₁₂两种不同晶相的物质组成，结构复杂。

本发明实施例提供一种所述镉基复合材料的制备方法，以Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy为前驱体，经过高温磷化处理得到镉基复合材料。

本发明在高温磷化处理后得到镉基复合材料操作简单，产率高。

本发明实施例Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体的制备方法包括以下步骤：

以PPy碳载体、硝酸镉和盐酸多巴胺为原料，以氨水、水和乙醇的混合溶液为溶剂，将原料溶于溶剂后，经过常温搅拌反应得到Cd(NH₃)₂Cl₂@PPy前驱体。

本发明实施例PPy碳载体的制备步骤包括：将CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、过硫酸铵和吡咯在HCl中搅拌得到黑色沉淀，然后洗涤、干燥即可。

本发明实施例CTAB、过硫酸铵和吡咯的质量体积比为0.73g：1.73g：1mL。

本发明实施例PPy碳载体、硝酸镉和盐酸多巴胺的质量比为0.1：0.616：0.5；

所述混合溶液中氨水、水和乙醇的体积比为1：20：45。

例如，本发明实施例PPy碳载体可以是将1mL吡咯，0.73g CTAB和1.73g过硫酸铵溶于60mL 1M HCl溶液中，搅拌24h得到。本发明Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体可以是将0.616g硝酸镉和0.5g盐酸多巴胺加入到20mL去离子水和1mL氨水溶液(氨水质量浓度为25％～28％)中，常温搅拌15h得到。

进一步地，所述高温磷化处理包括：Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体和红磷混合，研磨，质量比为1：2，然后转入氩气氛围中，以5℃/min的升温速率升温至800℃煅烧2h。

适宜的煅烧温度使制备的产品具有较高的石墨化度和电导率，促进了电化学ORR过程的电子转移，但是过高易使催化剂烧结而破坏其活性；煅烧时间会影响催化剂的结构，使负载物质与载体结合作用发生变化，从而影响催化效果；红磷的加入提高了催化剂的石墨化程度，调节了Cd活性中心与中间体的相互作用，有助于提高催化剂的催化活性；PPy碳载体的加入增加了催化剂的晶相，有助于理解不同晶相在含磷催化剂中的催化作用。

本发明实施例还提供所述镉基复合材料作为催化剂在制备电极材料中的应用。

本发明的一种氧化还原电极，以所述镉基复合材料作为催化剂材料，氧化还原电极的制备方法包括以下步骤：将所述镉基复合材料与异丙醇和5wt％全氟磺酸溶液混合，得到催化剂油墨，滴入抛光后的工作电极表面，干燥得到氧化还原电极。

本发明的一种锌-空气电池阴极电极，以所述镉基复合材料作为催化剂材料，锌-空气电池阴极电极制备方法包括以下步骤：将镉基复合材料与异丙醇、水、5wt％全氟磺酸溶液混合，得到催化剂油墨，滴在亲水碳纤维纸上，干燥得到锌-空气电池阴极电极。

本发明氧化还原电极和锌-空气电池阴极电极制备过程中，镉基复合材料与异丙醇、5wt％全氟磺酸溶液的混合质量体积比为2mg：495μL：5μL。

实施例1

(1)称取0.73g CTAB和1.73g过硫酸铵溶于60mL 1M HCl溶液中，搅拌10min。量取1mL吡咯逐滴加入到上述溶液配制成均匀的混合溶液，继续搅拌24h，用离心法收集沉淀得到PPy碳载体。

(2)将洗涤干燥后的PPy碳载体分散到由1mL氨水(质量浓度25％)、20mL去离子水和45mL乙醇组成的混合溶液中，加入0.616g硝酸镉和0.5g盐酸多巴胺，搅拌15h，用离心法收集沉淀得到Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体。

(3)称取0.1g Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体和0.2g红磷研磨均匀，以5℃/min的升温速率升温至800℃，在800℃下，氩气氛围中煅烧2h。冷却至室温后收集粉末，完成镉基复合材料的制备。

图1为本发明实施例1制备的镉基复合材料的X-射线粉末衍射图。

图2为本发明实施例1制备的镉基复合材料的扫描电镜图；其中a-c为扫描电子显微镜图，d为透射电镜图，e为高倍透射电镜图，f为元素能谱图，g为高角度环形暗场以及相应的元素分布图。

通过分析图1和图2：图1可以得出复合材料是由Cd₂P₂O₇和Cd₂P₄O₁₂两种晶相组成。所有明确的峰都与Cd₂P₂O₇(JCPDS：31-0233)和Cd₂P₄O₁₂(JCPDS：26-0267)晶体信号高度一致，显示出优异的结晶度和高纯度。此外，在2a中，PPy碳载体表现出典型的球形形态。图2b是Cd(NH₃)₂Cl₂前驱体显示出具有粗糙表面的中空球形貌。图2c显示出用红磷改性的镉基复合材料仍然保持良好的中空球形貌。图2d记录了催化剂中空结构的透射电镜图。图2e高分辨TEM图像，0.326nm的间距归因于Cd₂P₂O₇的(210)晶面，0.331nm的晶格条纹归因于Cd₂P₄O₁₂的(310)晶面。图2f为能量色散谱，Cd、P、O、N、C的信号显著，表明元素的掺杂是成功的。图2g是大角度环形暗场扫描和相应的元素映射，表明Cd、P、O、N、C元素在镉基复合材料的整个催化剂结构中分布良好。

实施例2

步骤(1)同实施例1；

(2)称取PPy碳载体研磨均匀，以5℃/min的升温速率升温至800℃，在800℃下，氩气氛围中煅烧2h，冷却至室温后收集粉末，完成NC的制备。

实施例3

步骤(1)、(2)同实施例1中步骤(2)、(3)，完成Cd₂P₂O₇/C的制备。

实施例4

步骤(1)、(2)同实施例1。

(3)称取0.1g Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体研磨均匀，以5℃/min的升温速率升温至800℃，在800℃下，在氩气氛围中煅烧2h。冷却至室温后收集粉末，完成NC的制备。

实施例1-3制备的复合材料的X-射线光电子能谱Cd 3d见图3；根据图3XPS图所示。在Cd 3d高分辨率区，405.08和411.88eV的两个峰被拟合以揭示Cd³⁺态，406.13和412.93eV的去卷积峰属于Cd²⁺构型。此外，Cd²⁺/Cd³⁺(83.2)比值高于镉基复合材料(78.7)样品的比值，表明样品的化合价部分降低且产生富氧空位。

图4为本发明实施例1制备的复合材料的X-射线光电子能谱O1s图，其中529.8、531和532.6eV处的去卷积峰分别被分配给晶格O、Vo和化学吸附的氧。在镉基复合材料中，显示30.0％的氧空位。这些氧空位对氧中间体如O₂分子、OH^－和O₂离子起着电化学活性中心的作用，提高了催化剂的本征电导率，促进了电催化反应。在去卷积的P 2p光谱中，位于133.8eV的峰可归因于氧化的磷酸盐物种。根据以往的报道，掺杂P-O键可以改变金属活性中心的电荷密度分布和电子结构，提高ORR的催化活性。

效果验证1

分别以Pt/C催化剂、实施例1-4的复合材料作为催化剂，旋转环盘电极作为工作电极，制备氧化还原电极，具体过程如下：

工作电极用0.05μm氧化铝在毛毡上抛光垫上抛光，随后用水、0.5mol·L^-1硫酸和乙醇清洗三遍；

称取2mg合成的催化剂粉末，与495μL异丙醇和5μL 5wt％Nafion溶液混合，超声处理30min。使用移液枪将19.610μL的催化剂油墨滴加入抛光后的RRDE表面，在自然环境中干燥。工作电极上的催化剂负载为0.318mg·cm^-2，Pt/C催化剂负载为0.081mg·cm^-2。

氧还原测试采取三电极***在CHI 760E电化学工作站(CH Instruments，ChenhuaCo，China)上进行。采用典型的三电极体系，以碳棒为对电极，以KCl饱和的Ag/AgCl为参比电极。测试前，将N₂(或O₂)从电解液中鼓泡30min，在测量过程中保持鼓泡状态，以保持溶液中N₂(或O₂)的饱和状态。循环伏安(CV)测试在0.1M KOH溶液中以50mV·s^-1的扫描速率在N₂(或O₂)饱和溶液中进行。在N₂(或O₂)饱和0.1M KOH溶液中，以不同的旋转速率(400-2025rpm)和10mV·s^-1扫描速率进行线性扫描测试(LSV)。在1600rpm时，用RRDE测量ORR中的电子转移数(n)和H₂O₂产率。

其中i_D和i_R分别是盘电流和环电流。N为铂环的收集效率(N＝0.37)。

图5为本发明效果验证1中制备的氧化还原电极的CV曲线；图6为本发明效果验证1中制备的氧化还原电极在1600rpm转速下氧化还原电极的RRDE曲线；图7为本发明效果验证1中镉基复合材料制备的电极在不同转速下的RRDE曲线(左)以及K-L图(右)；图8为本发明效果验证1中制备的氧化还原电极的H₂O₂产量和相应电子转移数；图9为本发明效果验证1中制备的氧化还原电极的塔菲尔斜率。由图4-9可以得出：在图5中，对于镉基复合材料，在0.82V处容易观察具有显著特征的氧还原峰，与20wt％Pt/C催化剂相当。在图6中，镉基复合材料ORR极化曲线显示了0.99V的起始电位和0.84V的半波电位，与参考Pt/C(0.82，0.86)相当，显著优于NC、Cd₂P₂O₇/C、Cd/NC和其他报道的镉基复合材料基ORR电催化剂的组分优化样品。在图7中，为了进一步研究镉基复合材料的ORR机制，在氧饱和0.1M KOH溶液中记录了625至2500rpm的各种转速下的LSV。结果表明，随着转速的增加，极限扩散电流密度(J_L)增加，这意味着转速越高，扩散速率越快。相应的Koutecky-Levich曲线如图7所示，其中在0.30和0.70V之间观察到几乎相同的斜率，这表明镉基复合材料上的ORR相对于电解质中的氧浓度遵循一级动力学(插层)。图8显示了电子转移数(n)和过氧化氢(H₂O₂)产率在0.1到0.6V之间。镉基复合材料的n值在整个电位范围内接近4，H₂O₂产率小于10％，这表明催化剂镉基复合材料对4e^-氧还原具有高选择性。图9中镉基复合材料显示出74.8mV·dec^-1的较小Tafel斜率。对于Pt/C，数值分别为64mV·dec^-1，这表明镉基复合材料在ORR过程中具有优异的动力学性能。

效果验证2

锌-空气电池测试：

图10为锌-空气电池的结构示意图。图11显示了当镉基复合材料和Pt/C用作空气阴极时的功率密度。可以看到，镉基复合材料基锌空气电池的功率密度为208mA·cm^-2，远高于贵金属Pt/C基锌空气电池(128mA·m^-2)，表明镉基复合材料具有更好的放电性能。图12中的开路电压测量为镉基复合材料空气阴极提供了1.51V的稳定电压，与贵金属基Pt/C(1.49V)相当，可持续10h而无损耗。此外，图13中两个串联的电池可以用作驱动3.0V红色二极管的电源。随后，在图14中根据在2至20mA·cm^-2的不同电流密度下测量的放电速率性能，当电流密度降低到20mA·cm^-2时，发生可逆恢复，平台电压也仅损失0.02V，结果表明镉基复合材料具有很强的长期放电能力。图15中，当与消耗的锌电极重量归一化时，比容量为739.6和689.3mAh·g^-1。如图16所示，与放电时间超过200h的贵金属Pt/C催化剂相比，镉基复合材料基锌空气电池显示出显著的充放电循环稳定性。图17表明经过230h的恒电流充放电，镉基复合材料催化剂的电压间隙仅从0.96V增加到1.02V，甚至超过了最近报道的电催化剂组装锌空气电池的长期稳定性，这些结果表明镉基复合材料是一种高效、坚固和有吸引力的氧电催化剂。

综上可得结论：本发明通过新型镉基复合材料提高催化剂的本征催化活性。新型镉基复合材料在碱性溶液中呈现出高效的氧还原性能，用循环伏安法和线性扫描法在O₂饱和0.1M KOH溶液中测试表明：在0.82V(vs.RHE)处出现明确的氧化还原峰；半波电位为0.87V(vs.RHE)；在0.2V时，扩散极限电流密度为5.48mA·cm^-2；作为锌-空气电池阴极材料，镉基复合材料催化剂具有良好的长期稳定性，保持155h不衰退，和高的功率密度，能够达到208.1mW·m^-2。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种镉基复合材料，其特征在于，以PPy为碳载体，为双晶相复合材料，是由Cd₂P₂O₇和Cd₂P₄O₁₂两种不同晶相的物质组成的复合物；

所述镉基复合材料作为ORR催化剂用于制备电极材料。

2.一种权利要求1所述镉基复合材料的制备方法，其特征在于，以Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy为前驱体，经过高温磷化处理得到。

3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体的制备方法包括以下步骤：

以PPy碳载体、硝酸镉和盐酸多巴胺为原料，以氨水、水和乙醇的混合溶液为溶剂，将原料溶于溶剂后，经过常温搅拌反应得到Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体。

4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述PPy碳载体的制备步骤包括：将CTAB、过硫酸铵和吡咯在HCl中搅拌得到黑色沉淀，然后洗涤、干燥即可。

5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述CTAB、过硫酸铵和吡咯的质量体积比为0.73g：1.73g：1mL。

6.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述PPy碳载体、硝酸镉和盐酸多巴胺的质量比为0.1：0.616：0.5；

所述混合溶液中氨水、水和乙醇的体积比为1：20：45。

7.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述高温磷化处理包括：Cd(NH₃)₂Cl₂/PPy前驱体和红磷混合，研磨，质量比为1：2，然后转入氩气氛围中，以5℃/min的升温速率升温至800℃煅烧2h。

8.一种氧化还原电极，其特征在于，以权利要求1所述镉基复合材料作为催化剂材料，氧化还原电极的制备方法包括以下步骤：将所述镉基复合材料与异丙醇和5wt％全氟磺酸溶液混合，得到催化剂油墨，滴入抛光后的工作电极表面，干燥得到氧化还原电极。

9.一种锌-空气电池阴极电极，其特征在于，以权利要求1所述镉基复合材料作为催化剂材料，锌-空气电池阴极电极制备方法包括以下步骤：将镉基复合材料与异丙醇、水、5wt％全氟磺酸溶液混合，得到催化剂油墨，滴在亲水碳纤维纸上，干燥得到锌-空气电池阴极电极。

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