一种原子级分散镍基催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及储能材料技术领域，尤其涉及一种原子级分散镍基催化剂及其制备方法与应用，原子级分散镍基催化剂包括：基体、负载于所述基体上的金属镍单原子和/或镍团簇；所述基体为还原的氧化石墨烯；所述还原的氧化石墨烯掺杂有氮元素。本发明专利技术利用金属镍单原子和/或镍团簇活性位点均匀地分布于碳基体之间，同时引入氮元素提高了材料内部缺陷程度，与金属镍位点形成配位结构，产生区域活性，增强了材料催化性能及对锂的亲和性。并且所述原子级分散镍基催化剂具有丰富的孔隙结构和比表面积，增大了电极与电解液间的接触面积，缩短了离子和电子的传输路径，有效的改善了三相界面问题，同时也为放电产物的容纳提供了更多的位点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及储能材料，尤其涉及一种原子级分散镍基催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

1、在传统化石能源逐渐枯竭的背景下，锂氧气电池因其极高的理论比能量密度(3500wh kg-1)吸引了研究人员越来越多的关注，其以超过现有最先进的锂离子电池10倍的能量密度而被认为是最有前途的新一代储能系统，可广泛应用于如电动汽车在内的大规模或长期电力消耗设备。

2、典型的非水系锂氧气电池由金属锂负极和包括气体扩散层和催化剂在内的多孔氧气正极以及含锂离子的电解质组成。在电池放电过程中，体系发生氧还原反应，即锂离子从锂金属负极剥离并扩散到正极一侧，与通过气体扩散层的氧气发生化学反应，产生中间产物lio2和最终放电产物li2o2；而作为二次电池，在锂氧气电池随后的充电过程中，发生析氧反应，即放电产物li2o2可逆地转化为锂离子和氧气。

3、作为一种独特的半开放式电池系统，锂氧气的发展实际上面临着巨大的阻碍，如负极方面：锂枝晶的形成、死锂的产生以及电解质/空气等对锂金属的严重侵蚀；电解质方面：产生的中间产物超自由基离子对电解质的亲核攻击；正极方面：缓慢本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种原子级分散镍基催化剂，其特征在于，包括：基体、负载于所述基体上的镍单原子和/或镍团簇；所述基体为还原的氧化石墨烯；所述还原的氧化石墨烯掺杂有氮元素。

2.根据权利要求1所述的原子级分散镍基催化剂，其特征在于，所述还原的氧化石墨烯呈颗粒状；所述还原的氧化石墨烯的粒径为0.2μm-10μm。

3.根据权利要求1所述的原子级分散镍基催化剂，其特征在于，所述镍团簇的总尺寸和所述镍单原子的尺寸均小于1nm。

4.根据权利要求1所述的原子级分散镍基催化剂，其特征在于，所述镍单原子和所述镍团簇的总质量为所述原子级分散镍基催化剂的0.038wt％-0.811w...

【技术特征摘要】

1.一种原子级分散镍基催化剂，其特征在于，包括：基体、负载于所述基体上的镍单原子和/或镍团簇；所述基体为还原的氧化石墨烯；所述还原的氧化石墨烯掺杂有氮元素。

2.根据权利要求1所述的原子级分散镍基催化剂，其特征在于，所述还原的氧化石墨烯呈颗粒状；所述还原的氧化石墨烯的粒径为0.2μm-10μm。

3.根据权利要求1所述的原子级分散镍基催化剂，其特征在于，所述镍团簇的总尺寸和所述镍单原子的尺寸均小于1nm。

4.根据权利要求1所述的原子级分散镍基催化剂，其特征在于，所述镍单原子和所述镍团簇的总质量为所述原子级分散镍基催化剂的0.038wt％-0.811wt％。

5.根据权利要求1所述的原子级分散镍基催化剂，其特征在于，所述还原的氧化石墨烯中掺杂的氮元素的质量百分...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德平，白天生，慈立杰，王佳贤，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：