一种一体式氧还原催化电极的制备方法技术

本发明专利技术属于电极技术领域，尤其涉及一种一体式氧还原催化电极的制备方法，至少包括以下步骤：催化剂前驱体‑碳基复合凝胶材料的制备、高密度碳催化材料前驱体的制备、高密度碳‑催化剂复合致密多孔材料的制备和一体式氧还原催化电极的制备。本发明专利技术作为海水电池一体式阴极导电载体，具有高机械强度，丰富及可调控的孔隙结构，良好的导电性等优势。一体化电极制备工艺避免了因电极材料剥离而造成的性能下滑；丰富可调控的孔隙结构增大了电极与海水的接触面积，强化传质，有利于缩短其在低氧含量海水环境下对溶解氧的响应时间，增大利用效率；在高密度多孔碳载体孔道中负载氧还原催化剂可有效提高阴极活性面积，提高电子转移动力学，提升阴极放电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种一体式氧还原催化电极的制备方法
本专利技术属于电极
，尤其涉及一种一体式氧还原催化电极的制备方法。
技术介绍
随着人们对海洋科研和海洋资源开发活动的深入发展，海洋监测、海洋工程、海洋军事活动、海洋救生及潜航器等海洋装备，特别是海洋深水探测和资源开发生产活动得到了大力的发展。局限性的电缆输送岸电、船舶供电或复充式电池供电方式已远远不能满足日益突出的海上活动要求，大大限制了人们深入发展和进行海洋科研和生产活动。多年来人们一直在寻求制造一种适应海洋活动使用的、相对长效的独立电源，在这种情况下，使用前景广阔的海水电池应运而生，其中，溶解氧海水电池发展较为迅猛。现有技术中的溶解氧海水电池的阴极一般采用石墨、碳钢或铜合金等惰性导电材料，其通电密度一般＜1.5mA/cm2，对海水溶氧还原催化效率低、反应速度慢、稳定性差，严重抑制了电能的生成，也大大制约了海水电池的发展与应用推广。目前商品化的海水溶解氧电池，如《一种高效氧催化活性沉积铂碳纤维电极的制备方法》，CN109962247A公开的电池，均采用的碳纤维刷作为海水电池的正极。由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一体式氧还原催化电极的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：/n步骤一，将碳基组分与催化剂前驱体按照质量比例1:1～10:1加入溶剂中，分散后得到混合液，将混合液置于反应容器内升温至50℃～200℃后反应2～24h，制备得到催化剂前驱体-碳基复合凝胶材料，将所得凝胶材料置于去离子水中浸泡进行去溶剂化及杂质脱除；/n步骤二，将步骤一得到的凝胶材料在0～200℃下干燥，即得到高密度碳催化材料前驱体；/n步骤三，将步骤二中得到的高密度碳催化材料前驱体置于高温管式炉或微波反应器中进行热解还原，得到高密度碳-催化剂复合致密多孔材料；/n步骤四，将步骤三中所制备得到的高密度碳-催化剂复合致密多孔...

【技术特征摘要】
1.一种一体式氧还原催化电极的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
步骤一，将碳基组分与催化剂前驱体按照质量比例1:1～10:1加入溶剂中，分散后得到混合液，将混合液置于反应容器内升温至50℃～200℃后反应2～24h，制备得到催化剂前驱体-碳基复合凝胶材料，将所得凝胶材料置于去离子水中浸泡进行去溶剂化及杂质脱除；
步骤二，将步骤一得到的凝胶材料在0～200℃下干燥，即得到高密度碳催化材料前驱体；
步骤三，将步骤二中得到的高密度碳催化材料前驱体置于高温管式炉或微波反应器中进行热解还原，得到高密度碳-催化剂复合致密多孔材料；
步骤四，将步骤三中所制备得到的高密度碳-催化剂复合致密多孔材料切割或打磨成所需要的形状，即得到一体式氧还原催化电极。


2.根据权利要求1所述的一体式氧还原催化电极的制备方法，其特征在于，步骤一所述的碳基组分为氧化石墨烯、氨化石墨烯、氧化碳管中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的一体式氧还原催化电极的制备方法，其特征在于，步骤一所述的催化剂前驱体为金属化合物，包括金属有机化合物、无机金属盐、有机金属盐、金属碱式碳酸盐、金属配合物或氯金属酸中的至少一种；
其中，金属有机化合物包括金属酞菁化合物、金属卟啉化合物、金属硫脲化合物、乙酰丙酮金属化合物中的至少一种；
所述无机金属盐为金属氯化物、金属硝酸盐中的至少一种；所述有机金属盐为金属乙酸盐、乙二胺四乙酸盐中的至少一种；所述金属配合物为金属羰基配合物、金属草酸配合物、金属氨基配合物、氨基酸金属配合物中的至少一种。
所述金属有机化合物、无机金属盐、有机金属盐、金属碱式碳酸盐、金属配合物中的金属为Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Mn中的至少一种；
所述氯金属酸为H2AuCl6、H2PtCl6、H2PdCl6中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的一体式氧还原催化电极的制备方法，其特征在于，步骤一的混合液中添加辅助组分，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌国维，张辰，孟蓉炜，杨全红，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12