一种钴和氮共掺杂碳纳米管催化剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种钴和氮共掺杂碳纳米管催化剂、制备方法及应用。通过在碳纳米管上多巴胺的自聚合并与钴离子形成配位键、经高温分解，得到一种以碳纳米管为核，无定形碳层为壳结构的钴和氮共掺杂碳纳米管催化剂。由聚多巴胺衍生的无定形碳壳具有丰富的结构缺陷，有利于形成钴‑氮/碳活性位点；同时，以碳纳米管为核，导电性和抗腐蚀性优异。这两部分分别实现不同的功能，又同时为催化剂提供了高效的电催化活性。在1 M 氢氧化钾溶液中，本发明专利技术提供的催化剂的半波电位约为0.91 V，双氧水含量小于7%，稳定性优异。将其应用于初级锌空电池中，放电电压和电流、功率密度均有显著提高，并具有良好的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种钴和氮共掺杂碳纳米管催化剂、制备方法及应用
本专利技术属于电催化
，具体涉及一种钴和氮共掺杂碳纳米管催化剂、制备方法及应用。
技术介绍
金属空气电池由于以外界取之不尽的氧气作为正极的反应物，而具有相当高的理论能量密度，是锂离子电池的2到10倍。金属锂、锌、铝、镁、钾等都可用来做金属空气电池的负极，但是锂在空气和水溶液中极不稳定，镁、铝的自放电现象严重，制约着这些金属材料作为电池负极的实际发展与应用。而锌、铁在水溶液中相对稳定，可进行有效的充放电。相对于铁，锌的能量密度和放电平台更高，因此锌-空气电池具有广阔的发展和应用前景。锌空电池的电解液一般为6MKOH，因为强碱溶液的电导率高，且能增强正极的反应动力学速率，放电时发生下列电化学反应：负极：Zn+4OH-→Zn(OH)42-+2e-正极：O2+4e-+2H2O→4OH-Zn(OH)42-→ZnO+H2O+2OH-总反应：2Zn+O2→2ZnO影响锌空电池放电效率的主要因素是正极的氧还原反应，因此急需高效稳定的催化剂来加速反应进程。到目前为止，铂基催化剂是最好的氧还原催化剂，但是铂储量稀少，价格昂贵，不利于大规模应用。有三种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钴和氮共掺杂碳纳米管催化剂，其特征在于：它为核壳结构，以碳纳米管为核，无定形碳层为壳。

【技术特征摘要】
1.一种钴和氮共掺杂碳纳米管催化剂，其特征在于：它为核壳结构，以碳纳米管为核，无定形碳层为壳。2.一种钴和氮共掺杂碳纳米管催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）配置浓度为20～50mM的Tris缓冲溶液，按物质的量之比为4:1～1:1，将氧化碳纳米管和盐酸多巴胺加入到缓冲溶液中，超声处理30～50分钟，在温度为20～60℃的条件下反应6～12小时，得到聚多巴胺包覆的碳纳米管材料；（2）将步骤（1）制备的碳纳米材料分散在浓度为0.1～1M的醋酸钴溶液中，在温度为20～60℃的条件下反应6～12小时后，产物用去离子水清洗，干燥，得到钴/聚多巴胺/碳纳米管粉末；（3）将得到的钴/聚多巴胺/碳纳米管粉末置于真空管式炉中，在NH3/N2百...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一玲，李彦光，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32