一种空心碳球/石墨烯双功能催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种空心碳球/石墨烯双功能催化剂及其制备方法和应用，涉及电催化技术领域。该双功能催化剂通过以下方法制备得到：在含有表面活性剂的水溶液体系中，加入含氮有机聚合物单体，滴加氧化剂诱导共聚合反应，混合均匀，反应完成，过滤，清洗，干燥，得聚合物空心球；将聚合物空心球与氧化石墨烯悬浊液、金属盐溶液混合均匀，使金属离子负载到聚合物空心球和氧化石墨烯上，并使聚合物空心球分布于氧化石墨烯片层间，组装完成，分离出固体，清洗，冷冻干燥，得组装体；将组装体置于惰性气体氛围中，进行热处理，冷却，即得空心碳球/石墨烯双功能催化剂。本发明专利技术的催化剂具有优异的氧反应催化活性，在充放电循环中具有较强的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种空心碳球/石墨烯双功能催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及电催化
，特别是涉及一种空心碳球/石墨烯双功能催化剂及其制备方法和在可充放锌空气电池方面的应用。
技术介绍
锌空气电池是以空气中的氧气为正极活性物质，锌为负极活性物质的化学电源。锌空气电池具有安全、无污染、高能量、大功率、低成本等优点，是新能源电动汽车理想的动力电源。实现锌空气电池的规模化生产和应用，对新能源产业升级具有巨大的促进作用。而研究开发廉价、高效、高稳定性的双功能氧催化剂，是实现可充放电锌空气电池实用化亟需解决的关键问题。非贵金属双功能氧催化剂的研发已取得了较大的进展，Fe-N-C材料是迄今为止最有效的非贵金属氧还原催化剂，其催化活性位点为N掺杂碳螯合单原子Fe(Fe-Nx，x为螯合数)。诸多已报道的Fe-N-C材料在碱性条件下的氧还原催化活性已超越商业Pt/C催化剂：如ACSNano2018,12(1),208-216报道的掺杂双空心碳微米球的氧还原半波电位比商业Pt/C高13mV；Adv.EnergyMater.2017,7(7),1601979报道的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空心碳球/石墨烯双功能催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n制备聚合物空心球：在含有表面活性剂的水溶液体系中，加入含氮有机聚合物单体，混合均匀，随后滴加氧化剂诱导共聚合反应，待反应完成，过滤、清洗、干燥，得聚合物空心球；/n负载和组装：将上述聚合物空心球与氧化石墨烯悬浊液、金属盐溶液混合均匀，利用聚合物空心球和氧化石墨烯中带负电的基团吸附金属离子使其负载到聚合物空心球和氧化石墨烯上，并使聚合物空心球分布于氧化石墨烯片层间，组装完成，分离出固体，清洗，冷冻干燥，得组装体；/n热处理：将上述组装体置于惰性气体氛围中，进行热处理，热处理完成，冷却，即得空心碳球/石墨烯双功能催化剂。...

【技术特征摘要】
1.一种空心碳球/石墨烯双功能催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备聚合物空心球：在含有表面活性剂的水溶液体系中，加入含氮有机聚合物单体，混合均匀，随后滴加氧化剂诱导共聚合反应，待反应完成，过滤、清洗、干燥，得聚合物空心球；
负载和组装：将上述聚合物空心球与氧化石墨烯悬浊液、金属盐溶液混合均匀，利用聚合物空心球和氧化石墨烯中带负电的基团吸附金属离子使其负载到聚合物空心球和氧化石墨烯上，并使聚合物空心球分布于氧化石墨烯片层间，组装完成，分离出固体，清洗，冷冻干燥，得组装体；
热处理：将上述组装体置于惰性气体氛围中，进行热处理，热处理完成，冷却，即得空心碳球/石墨烯双功能催化剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备聚合物空心球步骤中，加入含氮有机聚合物单体时还加入含磷有机化合物；所述含磷有机化合物选自：植酸。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂选自：曲拉通X-100、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种；
所述含氮有机聚合物单体选自：吡咯、苯胺中的一种或两种；
所述氧化剂选自：过硫酸铵；
所述金属盐选自：硝酸铁、硝酸镍中的一种或两种。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备聚合物空心球步骤中，反应体系温度为0～10℃；共聚合反应的时间为12～28h；共聚合反应期间，每间隔4h超声处理1～3min。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述负载和...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵敏华，彭易凯，李金成，
申请(专利权)人：香港科技大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44