The invention discloses a three-dimensional graphene based composite electrode is coated on the surface of MnO2 and Au nanoparticles, three dimensional porous foam nickel matrix matrix directly grown on Shi Moxi, the graphene grown directly on a flower like delta -MnO2, Delta -MnO2 flower to load Au nanoparticles. The invention also discloses the preparation method and application of the three-dimensional graphite base composite electrode coated with flower shaped Delta -MnO2 and Au nanoparticles. The preparation process is simple, low cost, short cycle, low energy consumption, suitable for large-scale industrial production; the preparation of three-dimensional graphene based composite electrode without any conductive agent and binder, the three-dimensional porous structure and the special flower like -MnO2, Delta Au nanoparticles and Shi Moxi catalysis, three-dimensional graphene based the composite electrode for lithium air battery cathode, shows low polarization and good cycle stability.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂-空电池用复合电极领域,具体涉及一种表面包覆MnO2和Au纳米颗粒的三维石墨烯基复合电极、制备方法和应用。
技术介绍
锂-空电池是一种以金属锂为负极,空气(或氧气)为正极的电池,锂离子导体为电解质的新型储能装置。锂-空电池的理论能量密度高达11680Wh/kg(不包括O2,若包括O2,则为5200Wh/kg)。考虑到催化剂、电解质、电池包装等的重量,锂-空电池的实际可得能量密度约为1700Wh/kg,该值可与汽油的能量密度相当,远高于镍-氢(50Wh/kg)、锂离子(160Wh/kg)、锂-硫(370Wh/kg)、锌-空(350Wh/kg)电池的能量密度。锂-空电池由于其高的能量密度,在车用动力电池以及电网的储备电源等领域具有重要的应用前景。正因为锂-空电池具有非常重要的应用前景,世界上一些著名公司和科研机构启动了锂空电池的研究。如美国IBM公司启动了“Battery500Project”研究计划,该计划的最终目标是将锂-空电池用于汽车,该研究计划中“500”代表每次充电汽车行驶500英里(800公里)。影响锂-空电池性能的因素很多,但催化剂的成分与结构是关键因素。最近,各种新型催化剂如贵金属M(M=Ru,Au,Pd,Pt)、PtAu、MnO2、MnO2/Ti、MnO2/Pd、MoN/石墨烯、MnCo2O4/石墨烯等被开发。对于催化剂成分,相对于金属氧化物(如Fe2O3、MnO2)催化剂, ...
【技术保护点】
一种表面包覆MnO2和Au纳米颗粒的三维石墨烯基复合电极,其特征在于,以三维多孔泡沫镍为基体,基体上直接生长石墨烯,所述的石墨烯上直接生长花状δ‑MnO2,花状δ‑MnO2上再负载纳米Au颗粒。
【技术特征摘要】
1.一种表面包覆MnO2和Au纳米颗粒的三维石墨烯基复合电极,其
特征在于,以三维多孔泡沫镍为基体,基体上直接生长石墨烯,所述的石
墨烯上直接生长花状δ-MnO2,花状δ-MnO2上再负载纳米Au颗粒。
2.根据权利要求1所述的表面包覆MnO2和Au纳米颗粒的三维石墨
烯基复合电极,其特征在于,所述花状δ-MnO2的比表面积为100~120
m2g–1,直径为5~10μm,花状δ-MnO2中单片δ-MnO2厚度为3~4nm;所述
Au颗粒的直径为20~60nm。
3.根据权利要求1或2所述的表面包覆MnO2和Au纳米颗粒的三维
石墨烯基复合电极,其特征在于,所述的三维石墨烯基复合电极材料中花
状δ-MnO2的承载量为0.5~1.5mg/cm2,Au的承载量为0.1~0.5mg/cm2。
4.根据权利要求3所述的表面包覆MnO2和Au纳米颗粒的三维石墨
烯基复合电极,其特征在于,所述的三维石墨烯基复合电极材料中石墨烯
的承载量为0.5~1.5mg/cm2。
5.一种根据权利要求1~4任一权利要求所述的表面包覆MnO2和Au
纳米颗粒的三维石墨烯基复合电极的制备方法,其特征在于,包括以下步
骤:
1)以三维多孔泡沫镍为基体,通过化学气相沉积法,直接在基体上
生长石墨烯,记为Ni/3D-G;
2)将KMnO4和浓H2SO4溶于去离子水,搅拌均匀得到混合溶液...
【专利技术属性】
技术研发人员:谢健,刘双宇,曹高劭,赵新兵,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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