CN105680057A - 一种新型金属空气电池电极石墨烯催化剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型金属空气电池电极石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)氧化石墨烯制备：采用浓硫酸加入硝酸钾，加入石墨冰浴搅拌，缓慢加入高锰酸钾水溶液，将混合物离心洗涤至中性，干燥后即得氧化石墨烯粉末。(2)石墨烯/LaNiO3复合物催化剂制备：将LaNO3粉末和NiO3粉末混制成混合体，加入苹果酸的水溶液中，将溶液真空烘干，先驱体粉末在高温加热，就获得LaNiO3粉末，将氧化石墨烯粉末和LaNiO3粉末按一定比例混合均匀，制成混合粉末，缓慢加入的蒸馏水中，调节pH值，缓慢加入Na-CMC，形成胶状物，这就是石墨烯/LaNiO3复合物催化剂。其有益效果为：效率高，成本低，出品率高，石墨烯催化剂具有高导电性，电池出现大电流时散热良好的特点。

Description

一种新型金属空气电池电极石墨烯催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及空气电池电极制备领域，具体涉及一种新型金属空气电池电极石墨烯催化剂的制备方法。
背景技术
随着工业发展以及人类活动的日趋活跃，人类对能源的消耗日趋增大，而地下非可再生资源日趋短缺，能源供需矛盾日益激化，能源问题已成为影响人类生存和发展的关键问题之一。空气电池具有能量密度高、体系轻、无毒无污染、价格低廉等优点，具有巨大的应用前景，但是由于催化剂活性、稳定性以及成本问题使得空气电池目前难以达到商业化应用的要求，采用合适的催化剂载体或改善载体结构，有利于提高催化剂性能。
石墨烯是具有少于10层石墨分子层状结构的碳材料，比表面积较高，可以提供较多的金属活性位，同时石墨烯表现出很强的量子效应，具有良好的电子传导能力。具有超高的导电性，是目前世界上电阻率最小的材料，同时石墨烯又具有良好的导热性能。目前现有的空气电池石墨烯催化剂制备方法存在效率低、成本高、出品率低、性能不高的问题，所提如何制备高效率的石墨烯催化剂，改善空气电池导电性差、催化效率低、电池大电流放电发热的问题，是目前急需解决的。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种效率高、成本低、出品率高的新型金属空气电池电极石墨烯催化剂的制备方法，所生产的石墨烯催化剂具有高导电性且电池出现大电流时散热良好的特点，包括以下步骤：
(1)氧化石墨烯制备：采用25ml～100ml的体积分数98％以上的浓硫酸，加入1g～2g硝酸钾，冰浴搅拌，加入2g石墨冰浴搅拌30min～60min，缓慢加入50wt％的高锰酸钾水溶液20g～30g，冰浴搅拌30min～60min，转入20℃～30℃水浴搅拌30min～60min，缓慢加入200ml去离子水，转入90℃～110℃水浴搅拌10min～30min，然后缓慢加入500ml去离子水和40ml的20％～30％的双氧水搅拌10min。直到混合物的颜色变成亮黄色，将混合物离心洗涤至中性，干燥后即得氧化石墨烯粉末。
(2)石墨烯/LaNiO3复合物催化剂制备：将LaNO3粉末和NiO3粉末按1:1的比例的混制成混合体，将5g该混合体加入200ml的50wt％苹果酸的水溶液中，充分搅拌，使粉末溶解，然后将该溶液在60℃～70℃的温度下真空保存60min，然后在60℃～70℃的温度下真空烘干、粉碎，可以获得固态的LaNiO3无定形苹果酸先驱体粉末，将该先驱体粉末在650℃～700℃的温度下加热90min～120min，就获得LaNiO3粉末。
将氧化石墨烯粉末和LaNiO3粉末按一定比例混合均匀，制成混合粉末，其中石墨烯的重量百分比1％～90％，将10g混合粉末缓慢加入100ml的蒸馏水中，并用超声波打散，制成均匀的悬浮液，用5～10ml的20wt％氢氧化钠水溶液调节pH值至9～10，然后在50℃～70℃水浴搅拌30min，缓慢加入羧甲基纤维素钠(Na-CMC)，缓慢搅拌，使溶液成为胶状物，这些胶状物就是制备成的石墨烯/LaNiO3复合物催化剂。
具体实施方式
以下对本发明的各个方面进行详述，如无具体说明，本发明的各种原料均可通过根据本领域的常规方法制备得到或市售得到。
实施例1
(1)氧化石墨烯制备：采用25ml的体积分数98％以上的浓硫酸，加入1g硝酸钾，冰浴搅拌，加入2g石墨冰浴搅拌30min，缓慢加入50wt％的高锰酸钾水溶液20g，冰浴搅拌30min，转入20℃水浴搅拌30min，缓慢加入200ml去离子水，转入90℃水浴搅拌10min，然后缓慢加入500ml去离子水和40ml的20％的双氧水搅拌10min。直到混合物的颜色变成亮黄色，将混合物离心洗涤至中性，干燥后即得氧化石墨烯粉末。
(2)石墨烯/LaNiO3复合物催化剂制备：将LaNO3粉末和NiO3粉末按1:1的比例的混制成混合体，将5g该混合体加入200ml的50wt％苹果酸的水溶液中，充分搅拌，使粉末溶解，然后将该溶液在60℃的温度下真空保存60min，然后在60℃的温度下真空烘干、粉碎，可以获得固态的LaNiO3无定形苹果酸先驱体粉末，将该先驱体粉末在650℃的温度下加热90min，就获得LaNiO3粉末。
将氧化石墨烯粉末和LaNiO3粉末按一定比例混合均匀，制成混合粉末，其中石墨烯的重量百分比1％，将10g混合粉末缓慢加入100ml的蒸馏水中，并用超声波打散，制成均匀的悬浮液，用5的20wt％氢氧化钠水溶液调节pH值至9～10，然后在50℃水浴搅拌30min，缓慢加入羧甲基纤维素钠(Na-CMC)，缓慢搅拌，使溶液成为胶状物，这些胶状物就是制备成的石墨烯/LaNiO3复合物催化剂。
实施例2
(1)氧化石墨烯制备：采用50ml的体积分数98％以上的浓硫酸，加入1.5g硝酸钾，冰浴搅拌，加入2g石墨冰浴搅拌45min，缓慢加入50wt％的高锰酸钾水溶液25g，冰浴搅拌45min，转入25℃水浴搅拌45min，缓慢加入200ml去离子水，转入100℃水浴搅拌20min，然后缓慢加入500ml去离子水和40ml的25％的双氧水搅拌10min。直到混合物的颜色变成亮黄色，将混合物离心洗涤至中性，干燥后即得氧化石墨烯粉末。
(2)石墨烯/LaNiO3复合物催化剂制备：将LaNO3粉末和NiO3粉末按1:1的比例的混制成混合体，将5g该混合体加入200ml的50wt％苹果酸的水溶液中，充分搅拌，使粉末溶解，然后将该溶液在65℃的温度下真空保存60min，然后在65℃的温度下真空烘干、粉碎，可以获得固态的LaNiO3无定形苹果酸先驱体粉末，将该先驱体粉末在650℃的温度下加热110min，就获得LaNiO3粉末。
将氧化石墨烯粉末和LaNiO3粉末按一定比例混合均匀，制成混合粉末，其中石墨烯的重量百分比50％，将10g混合粉末缓慢加入100ml的蒸馏水中，并用超声波打散，制成均匀的悬浮液，用8ml的20wt％氢氧化钠水溶液调节pH值至9～10，然后在60℃水浴搅拌30min，缓慢加入羧甲基纤维素钠(Na-CMC)，缓慢搅拌，使溶液成为胶状物，这些胶状物就是制备成的石墨烯/LaNiO3复合物催化剂。
实施例3
(1)氧化石墨烯制备：采用100ml的体积分数98％以上的浓硫酸，加入2g硝酸钾，冰浴搅拌，加入2g石墨冰浴搅拌60min，缓慢加入50wt％的高锰酸钾水溶液30g，冰浴搅拌60min，转入30℃水浴搅拌60min，缓慢加入200ml去离子水，转入110℃水浴搅拌30min，然后缓慢加入500ml去离子水和40ml的30％的双氧水搅拌10min。直到混合物的颜色变成亮黄色，将混合物离心洗涤至中性，干燥后即得氧化石墨烯粉末。
(2)石墨烯/LaNiO3复合物催化剂制备：将LaNO3粉末和NiO3粉末按1:1的比例的混制成混合体，将5g该混合体加入200ml的50wt％苹果酸的水溶液中，充分搅拌，使粉末溶解，然后将该溶液在70℃的温度下真空保存60min，然后在70℃的温度下真空烘干、粉碎，可以获得固态的LaNiO3无定形苹果酸先驱体粉末，将该先驱体粉末在700℃的温度下加热120min，就获得LaNiO3粉末。
将氧化石墨烯粉末和LaNiO3粉末按一定比例混合均匀，制成混合粉末，其中石墨烯的重量百分比90％，将10g混合粉末缓慢加入100ml的蒸馏水中，并用超声波打散，制成均匀的悬浮液，用10ml的20wt％氢氧化钠水溶液调节pH值至9～10，然后在70℃水浴搅拌30min，缓慢加入羧甲基纤维素钠(Na-CMC)，缓慢搅拌，使溶液成为胶状物，这些胶状物就是制备成的石墨烯/LaNiO3复合物催化剂。
本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (6)

1.一种新型金属空气电池电极石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于：按照以下步骤进行制备，将氧化石墨烯粉末和LaNiO3粉末按比例混合均匀，制成混合粉末，将10g混合粉末缓慢加入100ml的蒸馏水中，并用超声波打散，制成均匀的悬浮液，用5～10ml的氢氧化钠水溶液调节pH值，然后在50℃～70℃水浴搅拌30min，缓慢加入羧甲基纤维素钠(Na-CMC)，缓慢搅拌，使溶液成为胶状物，这些胶状物就是制备成的石墨烯/LaNiO3复合物催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种新型金属空气电池电极石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯粉末按以下步骤制备，采用25ml～100ml浓硫酸，加入1g～2g硝酸钾，冰浴搅拌，加入2g石墨冰浴搅拌30min～60min，缓慢加入高锰酸钾水溶液20g～30g，冰浴搅拌30min～60min，转入20℃～30℃水浴搅拌30min～60min，缓慢加入200ml去离子水，转入90℃～110℃水浴搅拌10min～30min，然后缓慢加入500ml去离子水和40ml双氧水搅拌10min。直到混合物的颜色变成亮黄色，将混合物离心洗涤至中性，干燥后即得氧化石墨烯粉末。
3.根据权利要求1所述的一种新型金属空气电池电极石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于：所述LaNiO3粉末按以下步骤制备，将LaNO3粉末和NiO3粉末按比例的混制成混合体，将5g该混合体加入200ml苹果酸水溶液中，充分搅拌，使粉末溶解，然后将该溶液在60℃～70℃的温度下真空保存60min，然后在60℃～70℃的温度下真空烘干、粉碎，可以获得固态的LaNiO3无定形苹果酸先驱体粉末，将该先驱体粉末在高温处理下，就获得LaNiO3粉末。
4.根据权利要求1所述的一种新型金属空气电池电极石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯粉末和LaNiO3粉末的混合粉末中石墨烯的重量百分比1％～90％，所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠占20wt％，所述悬浮液的PH值调整至9～10。
5.根据权利要求2所述的一种新型金属空气电池电极石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于：所述浓硫酸的体积分数98％，所述高锰酸钾水溶液中高锰酸钾占50wt％，所述双氧水浓度为20％～30％。
6.根据权利要求3所述的一种新型金属空气电池电极石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于：所述LaNO3粉末和NiO3粉末的混合比例为1:1，苹果酸的水溶液的浓度为50wt％，所述高温处理为650℃～700℃的温度下加热90min～120min。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108169306A (zh) * 2018-03-01 2018-06-15 济南开发区星火科学技术研究院 一种基于石墨烯气凝胶的高性能生物传感器的制备方法
CN111916763A (zh) * 2020-09-02 2020-11-10 厦门理工学院 一种空气电极用石墨烯基催化剂及其制备方法
CN116060076A (zh) * 2022-12-22 2023-05-05 厦门大学 氮磷掺杂石墨烯钙钛矿LaNiO3催化制氢催化剂及制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0796195A (ja) * 1993-09-29 1995-04-11 Hino Motors Ltd 排ガス浄化触媒
EP0692451A1 (en) * 1994-07-13 1996-01-17 Zhaolong Zhang A stable and active nickel catalyst for carbon dioxide reforming of methane to synthesis gas
CN1602997A (zh) * 2004-09-07 2005-04-06 天津大学 微波合成钙钛矿结构催化剂以及电催化剂材料及制造方法
CN103682381A (zh) * 2013-12-16 2014-03-26 清华大学 电催化剂及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0796195A (ja) * 1993-09-29 1995-04-11 Hino Motors Ltd 排ガス浄化触媒
EP0692451A1 (en) * 1994-07-13 1996-01-17 Zhaolong Zhang A stable and active nickel catalyst for carbon dioxide reforming of methane to synthesis gas
CN1602997A (zh) * 2004-09-07 2005-04-06 天津大学 微波合成钙钛矿结构催化剂以及电催化剂材料及制造方法
CN103682381A (zh) * 2013-12-16 2014-03-26 清华大学 电催化剂及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108169306A (zh) * 2018-03-01 2018-06-15 济南开发区星火科学技术研究院 一种基于石墨烯气凝胶的高性能生物传感器的制备方法
CN111916763A (zh) * 2020-09-02 2020-11-10 厦门理工学院 一种空气电极用石墨烯基催化剂及其制备方法
CN116060076A (zh) * 2022-12-22 2023-05-05 厦门大学 氮磷掺杂石墨烯钙钛矿LaNiO3催化制氢催化剂及制备方法
CN116060076B (zh) * 2022-12-22 2024-05-28 厦门大学 氮磷掺杂石墨烯钙钛矿LaNiO3催化制氢催化剂及制备方法

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