CN110459740A - 一种碳纳米管包覆氧化钴材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纳米管包覆氧化钴材料及其制备方法和应用。利用钴源、聚乙烯吡咯烷酮、水、钴氰化钾制备Co‑PBA粉末，然后利用静电纺丝技术、退火等工艺制备碳纳米管包覆氧化钴材料。本发明所述碳纳米管包覆氧化钴材料的比表面积大，为离子传输提供通道，提高锂电池比容量和充放电效率；对碳化后纳米纺丝线进行氧化处理，得到活性更高的Co3O4碳纳米纤维，提升了整个电池的容量；碳纳米管包覆氧化钴材料具有良好的形貌以及Co3O4本身性质又可以实现OER以及ORR双功能催化剂；碳纳米管包覆氧化钴材料的制备及应用方法简单，易于实现。

Description

一种碳纳米管包覆氧化钴材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电池电极材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管包覆氧化钴材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着能源危机和环境污染问题的加重，发展和应用新型能量存储和转换装置迫在眉睫。目前，能量存储和转换装置主要包括超级电容器、燃料电池和二次电池。最常见的二次电池是锂离子电池，其通常采用石墨作为负极材料，但石墨负极材料本身比容量不高，导致锂离子电池储能能力受到限制。燃料电池中一类需要使用催化技术，而商业上主要催化剂还是贵金属催化剂，并且只针对单一催化反应。而过渡金属氧化物如Co3O4具有较高的理论比容量以及双功能催化作用而受到广泛关注。但Co3O4材料导电性较差，且在脱锂/嵌锂过程中容易发生体积膨胀，这限制了其商业化应用。
目前，研究人员多采用碳包覆、多孔结构、复合材料等手段来解决其体积膨胀和导电性的问题。例如，Su等(Nanoscale,2014,6,15080-15089)通过水热碳化策略合成出球状碳包覆单质钴材料，但此制备方法仅利用聚吡咯当作高分子聚合物使醋酸钴聚合然后碳化，材料并不具备有机框架结构(MOF)结构，而且其形貌呈现坨状，降低了离子传输速率并且不能提供大量活性位点，其制备过程也不适合工业化应用；Guo等(H.Guo,T.Li,W.Chen,L.Liu,X.Yang,Y.Wang,Y.Guo,Nanoscale 2014,6,15168)合成了立方体CoFe2O4，但此材料不具备碳包覆结构，导致其导电性降低，并且不具备碳纳米管中包含的介孔结构，这就导致了其孔径尺寸不可调，离子传输速率不足；Wang等通过静电纺丝合成了一种碳包覆中空Co3O4碳纳米纤维(J.Mater.Chem.A,2019,7,3024-3030)，但其纤维就如上述所说不具有类MOF结构，并且大量使用钴元素，导致了一定的浪费。以上金属氧化物电极材料大多只注意制造成空心纳米结构，导电性差，体积膨胀后易粉碎失活，而碳包覆材料虽然解决易粉碎这一问题，但由于其碳结构不连接，导致导电性变差，碳包覆纳米线材料大多都是直接以过渡金属氧化物作为活性材料，比如说直接利用乙酸钴或硝酸钴作为钴源来合成Co3O4，其不具有有机框架结构(MOF)，从而削弱了离子交换速率，直接影响电池性能。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种碳纳米管包覆氧化钴材料。本发明的另一目的在于提供上述碳纳米管包覆氧化钴材料的制备方法，所述制备方法工艺简单、成本低、形貌和复合材料配比调控方便、适合大批量生成。而且所得产物尺寸均匀、超细、晶形好且可控制。进一步的，本发明提供一种碳纳米管包覆氧化钴材料的应用，将所述碳纳米管包覆氧化钴材料用作电池电极材料以及电催化材料。
本发明采用以下技术方案：
一种碳纳米管包覆氧化钴(Co-PBA@C)材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取钴源0.1g-2.0g(优选地为0.5239g)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)1g-20g(优选地为6g)、水(例如超纯水)10mL-1000mL(优选地为200mL)，搅拌，得到溶液A；
(2)称取钴氰化钾0.1g-2.0g(优选地为0.3323g)、水(例如超纯水)10mL-1000mL(优选地为200mL)，混匀，得到溶液B；
(3)将溶液B缓慢加入溶液A，混匀静置24-32h，得到凝胶状浑浊液；
(4)将凝胶状浑浊液离心，弃掉上层澄清液后，加入水(优选地为超纯水)，重复离心2-10次(优选地为2次)，然后加入乙醇，重复离心，当浑浊液由粉色变为蓝色时停止离心，得到胶泥状固体，在真空干燥箱中60-80℃下干燥1-24h(优选地为12h)，研磨30-40min，得到钴基类普鲁士蓝(以下简称Co-PBA)粉末；其中离心转速为5500-6000rad/min，离心时间为5min；
(5)将Co-PBA粉末加入到二甲基甲酰胺(DMF)中，混合超声10-60min，例如30-35min，得到Co-PBA溶液；Co-PBA溶液中Co-PBA的含量为1-20wt％，例如4-10wt％；
(6)在Co-PBA溶液中加入0.1g-2.0g，优选地为0.8217g聚丙烯腈(PAN)，放入60-80℃油浴锅中搅拌24-28h，得到前驱体纺丝溶液；
(7)利用前驱体纺丝溶液进行静电纺丝，最终得到Co-PBA@C纳米纺丝线；其中静电纺丝条件为：将前驱体纺丝溶液转移到注射器(例如医用注射器)中，随后通过注射器注射到喷丝头中，推进速度为0.005-0.007mL/min，在喷丝头和收集滚筒间施加高压电场(电压为8-13kV)，使纺丝液被拉伸、细化、固化后形成纳米纤维丝落在铝箔收集滚筒上，滚筒转速为220-240rad/min；而收集滚筒与喷丝头之间的高度为12-12.7cm，最终得到纤维(丝)膜(材料)。
(8)将Co-PBA@C纳米纺丝线在N2气氛下碳化；其中碳化温度为550-900℃，升温速率为1-10℃/min，上升到550℃保温1-5h，优选1h，上升到900℃保温1-5h，优选2h；
(9)将碳化后Co-PBA@C纳米纺丝线在空气气氛下退火氧化，得到碳纳米管包覆氧化钴材料；其中氧化温度为200-300℃，例如250-300℃，保温时间为1-5h，例如1-2h，升温速度为1-10℃/min，例如1-5℃/min。
进一步地，步骤(1)所述钴源可以是硝酸钴、乙酸钴中的一种或两种。
进一步地，碳纳米管包覆氧化钴材料的成分和尺寸可通过设计元素比例进行调节。
进一步地，步骤(8)所述碳化时的温度以及升温速度对碳纳米纤维包覆氧化钴材料的孔径尺寸以及晶相有很大影响。随着温度升高，碳纳米纤维孔径会逐渐减小，存在大量微孔。同时地，纳米纤维会逐渐趋于更加致密的石墨化。进一步地，步骤(9)所述氧化时的温度以及保温时间会对碳纳米管包覆氧化钴材料的碳含量以及包覆完整度影响，若温度太高，会使碳纳米纤维中碳元素含量降低，从而影响包覆完整度。
进一步的，一种碳纳米管包覆氧化钴材料的应用方法，包括以下步骤：
电催化领域：
1)将碳纳米管包覆氧化钴材料与炭黑按质量比为1:0.5-2，优选地为1:1混合，得到混合物A；
2)将异丙醇与Nafion按体积比为1-10：1，优选地为3:1混合，得到混合物B；其中Nafion的浓度为1-10wt％，优选5wt％；
3)将混合物A与混合物B超声30-50min混合，得到混合悬浊液；其中混合悬浊液中炭黑与异丙醇的含量比为1:0.1-1.0mg/mL，优选地为1:0.3mg/mL；
4)将混合悬浊液滴到旋转圆盘电极上，放入真空玻璃槽室温干燥6-12h，充分干燥后待用；其中混合悬浊液的体积为1-15uL，例如5-10uL；
5)将干燥后的旋转圆盘电极置于氧饱和0.1摩尔每升的氢氧化钾溶液中进行OER(析氧反应)与ORR(氧气还原反应)的LSV(线性扫描伏安法)测试，其中参比电极为Ag/AgCl电极，对电极为Pt/C电极，在ORR过程中LSV测试转速为400-2000rpm，而OER的LSV测试固定转速为1000-2000rpm，优选1600rpm。
电池领域：
a)将碳纳米管包覆氧化钴材料、super P(超级导电碳，生产厂家：深圳科晶公司)、PVDF按照质量比1-10:1-5:1，优选地为7:2:1混合，再加入0.1-3.0gN-甲基吡咯烷酮，搅拌6-10h，例如5-10h，混匀，得到膏状流体；
b)将膏状流体涂布到铜箔上，涂层厚度为50-150um，真空干燥12-20h，充分干燥后装成半电池，置于恒流充放电平台上进行充放电测试，其中电流密度为100-2000mA/g。
进一步地，通过对比图6与图7的测试结果，本发明所述碳纳米管包覆氧化钴材料经过氧化后在电催化以及电池双领域取得了良好的效果，尤其在电池领域取得显著效果。
本发明通过静电纺丝技术手段制备碳包覆Co3O4碳纳米管(Co-PBA@C)，此技术方案利用静电纺丝技术得到Co-PBA纳米粒子与有机高分子结合的纳米纺丝线，实现了类MOF(金属有机框架)过渡金属氧化物与有机高分子材料结合，并且通过后续热处理手段对材料尺寸和成分等参数进行调控。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用静电纺丝技术，具有生产效率高，适合工业化应用的特点；
(2)本发明对纳米纺丝线进行碳化得到碳包覆多孔纳米管材料，使电极材料的比表面积增加，为离子传输提供通道，提高锂电池比容量和充放电效率；
(3)本发明对纳米纺丝线进一步进行氧化处理，得到活性更高的Co3O4碳纳米纤维，提升了整个电池的容量；
(4)本发明制备的材料具有良好的形貌以及Co3O4本身性质使其可以作为OER以及ORR双功能催化剂；
(5)本发明操作简单，易于实现。
附图说明
图1为本发明实施例1中8％Co-PBA碳纳米管SEM图；
图2为本发明实施例2中6％Co-PBA碳纳米管SEM图；
图3为本发明实施例2中6％Co-PBA碳纳米管XRD图；
图4为本发明实施例2中6％Co-PBA OER催化LSV曲线；
图5为本发明实施例2中6％Co-PBA ORR催化LSV曲线；
图6为本发明实施例2中6％Co-PBA恒流充放电曲线；
图7为实施例1中未氧化Co-PBA&C碳纳米纤维恒流充放电对比曲线；
注：附图中含量比例皆为Co-PBA质量占Co-PBA和二甲基甲酰胺(DMF)总质量的比重。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，现结合以下具体实施例做进一步说明，但是本发明不限于具体实施例。
实施例1
一种碳纳米管包覆氧化钴材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.5239g硝酸钴(或乙酸钴)以及6gPVP放入烧杯A中，加入200mL超纯水，剧烈搅拌，称取0.3323g钴氰化钾放入烧杯B中，加入200mL超纯水，搅拌直至钴氰化钾完全溶解，把烧杯B中的溶液缓慢加入烧杯A中搅拌，搅拌30min,然后静置，得到凝胶状混合物，把凝胶状混合物离心，转速要求5500-6000rad/min，离心时间为5min。第一次离心后倒出上层澄清液，加入超纯水重复以上离心步骤，进行两次，然后加入乙醇离心，重复上述离心步骤，最终得到胶泥状固体，然后放入真空干燥箱中干燥,得到的固体物质研磨30min最终得到Co-PBA粉末；
(2)称取0.8217g Co-PBA滴入10mL DMF(Co-PBA与Co-PBA+DMF质量比为8％)的混合溶液超声30min，称取0.8217g PAN加入混合溶液中，放入油浴锅中搅拌，然后进行静电纺丝，电压为11.7kV，推进速度为0.007mL/min，最终得到Co-PBA@C纳米纺丝线；
(3)将纳米纺丝线放入N2氛围下碳化，碳化时以3℃/min的升温速度碳化，先以3℃/min升温至550℃，保温1h，然后以3℃/min升温至900℃，保温时间为2h；
(4)将碳化后Co-PBA@C碳纳米纤维放入空气氛围中退火氧化，氧化温度为300℃，保温时间为1h，升温速度为5℃/min；
(5)称取5mg Co-PBA@C碳纳米纤维，再称取5mg碳黑，混合后滴入1.5mL异丙醇和0.5mL Nafion(5wt％)，然后超声30min；
(6)在旋转圆盘电极上滴入10uL超声均匀的悬浊液，然后放入真空槽中干燥8h；
(7)取0.1M氢氧化钾溶液，在氧饱和环境下进行ORR测试，其中所取电压扫描区间为0--0.8V并在此过程中测试转速分别为400、625、900、1225、1600rpm下的ORR数据；
(8)对于OER测试材料的制备与ORR测试材料的制备完全一样，在测试时所取的扫描电压区间不同，取0-1V；
(9)取0.049g Co-PBA@C碳纳米纤维，加入0.014g Super p，研磨15min，然后取0.007g PVDF，滴入0.31g异丙醇，搅拌10min，然后把研磨好的电极材料加入溶液中搅拌6h；
(10)将搅拌好的粘稠电极活性物质涂布在铜箔上，厚度为75um然后放入真空干燥箱中干燥12h，剪成电极片放入手套箱中装成半电池，静置24h，然后进行恒流充放电测试，测试温度保持在25℃。
实施例2
一种碳纳米管包覆氧化钴材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.5239g硝酸钴(或乙酸钴)以及6g PVP放入烧杯A中，加入200mL超纯水，剧烈搅拌，称取0.3323g钴氰化钾放入烧杯B中，加入200mL超纯水，搅拌直至钴氰化钾完全溶解，把烧杯B中的溶液缓慢加入烧杯A中搅拌，然后静置，得到凝胶状混合物，把凝胶状混合物离心，第一次离心后倒出上层澄清液，加入超纯水重复以上离心步骤，进行两次，然后加入乙醇离心，重复上述离心步骤，最终得到胶泥状固体，然后放入真空干燥箱中干燥，得到的固体物质研磨30min最终得到Co-PBA粉末；
(2)称取0.6024g Co-PBA滴入10mL DMF(Co-PBA与Co-PBA+DMF质量比为6％)的混合溶液超声，称取0.8217gPAN加入混合溶液中，放入油浴锅中搅拌24h，然后进行静电纺丝，电压为11.7kV，推进速为0.007mL/min，最终得到Co-PBA@C纳米纺丝线；
(3)将纳米纺丝线放入N2氛围下碳化，碳化时以5℃/min的升温速度碳化，先以5℃/min升温至550℃，保温1h，然后以5℃/min升温至900℃，保温时间为2h；
(4)将碳化后Co-PBA@C纳米纺丝线放入空气氛围中退火氧化，氧化温度为300℃，保温时间为1h，升温速度为5℃/min；
(5)称取5mg Co-PBA@C碳纳米纤维，再称取5mg碳黑，混合后滴入1.5mL异丙醇和0.5mL Nafion(5wt％)，然后超声30min；
(6)在旋转圆盘电极上滴入10uL超声均匀的悬浊液，然后放入真空槽中干燥8h；
(7)取0.1M氢氧化钾溶液，在氧饱和环境下进行ORR测试，其中所取电压扫描区间为0--0.8V并在此过程中测试转速分别为400、625、900、1225、1600rpm下的ORR数据；
(8)对于OER测试材料的制备与ORR测试材料的制备完全一样，在测试时所取的扫描电压区间不同，取0-1V；
(9)取0.049g Co-PBA@C碳纳米纤维，加入0.014g Super p，研磨15min，然后取0.007g PVDF，滴入0.31g异丙醇，搅拌10min，然后把研磨好的电极材料加入溶液中搅拌6h；
(10)将搅拌好的粘稠电极活性物质涂布在铜箔上，厚度为75um然后放入真空干燥箱中干燥12h，剪成电极片放入手套箱中装成半电池，静置24h，然后进行恒流充放电测试，测试温度保持在25℃。
实施例3
一种碳纳米管包覆氧化钴材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.5239g硝酸钴以及6g PVP放入烧杯A中，加入200mL超纯水，剧烈搅拌，称取0.3323g钴氰化钾放入烧杯B中，加入200mL超纯水，搅拌直至钴氰化钾完全溶解，把烧杯B中的溶液缓慢加入烧杯A中搅拌，然后静置，得到凝胶状混合物，把凝胶状混合物离心，第一次离心后倒出上层澄清液，加入超纯水重复以上离心步骤，进行两次，然后加入乙醇离心，重复上述离心步骤，最终得到胶泥状固体，然后放入真空干燥箱中干燥,得到的固体物质研磨最终得到Co-PBA粉末；
(2)称取0.8217g Co-PBA滴入10mL DMF(Co-PBA与Co-PBA+DMF质量比为10％)的混合溶液超声，称取0.8217g PAN加入混合溶液中，放入油浴锅中搅拌，然后进行静电纺丝，电压为11.7kV，推进速度为0.007mL/min，最终得到Co-PBA@C纳米纺丝线；
(3)将纳米纺丝线放入N2氛围下碳化，碳化时以10℃/min的升温速度碳化，先以10℃/min升温至550℃，保温1h，然后以10℃/min升温至900℃，保温时间为2h；
(4)将碳化后Co-PBA&C碳纳米管放入空气氛围中退火氧化，氧化温度为250℃，保温时间为1h，升温速度为5℃/min；
(5)称取5mg Co-PBA@C碳纳米纤维，再称取5mg碳黑，混合后滴入1.5mL异丙醇和0.5mL Nafion(5wt％)，然后超声30min；
(6)在旋转圆盘电极上滴入10uL超声均匀的悬浊液，然后放入真空槽中干燥8h；
(7)取0.1M氢氧化钾溶液，在氧饱和环境下进行ORR测试，其中所取电压扫描区间为0--0.8V并在此过程中测试转速分别为400、625、900、1225、1600rpm下的ORR数据；
(8)对于OER测试材料的制备与ORR测试材料的制备完全一样，在测试时所取的扫描电压区间不同，取0-1V；
(9)取0.049g Co-PBA@C碳纳米纤维，加入0.014g Super p，研磨15min，然后取0.007g PVDF，滴入0.31g异丙醇，搅拌10min，然后把研磨好的电极材料加入溶液中搅拌6h；
(10)将搅拌好的粘稠电极活性物质涂布在铜箔上，厚度为75um然后放入真空干燥箱中干燥12h，剪成电极片放入手套箱中装成半电池，静置24h，然后进行恒流充放电测试，测试温度保持在25℃。
实施例4
一种碳纳米管包覆氧化钴材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.422g硝酸钴以及5g PVP放入烧杯A中，加入150mL超纯水，剧烈搅拌，称取0.314g钴氰化钾放入烧杯B中，加入150mL超纯水，搅拌直至钴氰化钾完全溶解，把烧杯B中的溶液缓慢加入烧杯A中搅拌，然后静置，得到凝胶状混合物，把凝胶状混合物离心，第一次离心后倒出上层澄清液，加入超纯水重复以上离心步骤，进行两次，然后加入乙醇离心，重复上述离心步骤，最终得到胶泥状固体，然后放入真空干燥箱中干燥,得到的固体物质研磨最终得到Co-PBA粉末；
(2)称取0.7951g Co-PBA滴入9mL DMF(Co-PBA与Co-PBA+DMF质量比为10％)的混合溶液超声，称取0.7486g PAN加入混合溶液中，放入油浴锅中搅拌，然后进行静电纺丝，电压为11.7kV，推进速度为0.007mL/min，最终得到Co-PBA@C纳米纺丝线；
(3)将纳米纺丝线放入N2氛围下碳化，碳化时以10℃/min的升温速度碳化，先以9℃/min升温至550℃，保温1.5h，然后以9℃/min升温至900℃，保温时间为2h；
(4)将碳化后Co-PBA&C碳纳米管放入空气氛围中退火氧化，氧化温度为250℃，保温时间为1h，升温速度为5℃/min；
(5)称取5mg Co-PBA@C碳纳米纤维，再称取5mg碳黑，混合后滴入1.5mL异丙醇和0.5mL Nafion(5wt％)，然后超声30min；
(6)在旋转圆盘电极上滴入10uL超声均匀的悬浊液，然后放入真空槽中干燥8h；
(7)取0.1M氢氧化钾溶液，在氧饱和环境下进行ORR测试，其中所取电压扫描区间为0--0.8V并在此过程中测试转速分别为400、625、900、1225、1600rpm下的ORR数据；
(8)对于OER测试材料的制备与ORR测试材料的制备完全一样，在测试时所取的扫描电压区间不同，取0-1V；
(9)取0.049g Co-PBA@C碳纳米纤维，加入0.012g Super p，研磨15min，然后取0.005g PVDF，滴入0.29g异丙醇，搅拌9min，然后把研磨好的电极材料加入溶液中搅拌5h；
(10)将搅拌好的粘稠电极活性物质涂布在铜箔上，厚度为72um然后放入真空干燥箱中干燥11h，剪成电极片放入手套箱中装成半电池，静置23h，然后进行恒流充放电测试，测试温度保持在25℃。
以上所述仅为本发明的具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明作的等效变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之中。

Claims (10)

1.一种碳纳米管包覆氧化钴材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将钴源、聚乙烯吡咯烷酮加入到水中，搅拌，得到溶液A；
(2)将0.1g-2.0g钴氰化钾溶于10mL-1000mL的水中，得到溶液B；
(3)将溶液B加入溶液A，混匀静置24-32h，得到凝胶状悬浊液；
(4)将凝胶状悬浊液离心，弃上层澄清液后，加水，重复离心2-10次，然后加乙醇，重复离心，得到胶泥状固体，60-80℃干燥1-24h，得到Co-PBA粉末；
(5)将Co-PBA粉末加入到二甲基甲酰胺中，混合后得到Co-PBA溶液；
(6)在Co-PBA溶液中加入0.1g-2.0g聚丙烯腈，混合后得到前驱体纺丝溶液；
(7)利用前驱体纺丝溶液进行静电纺丝，最终得到Co-PBA@C纳米纺丝线；
(8)将Co-PBA@C纳米纺丝线置于N2气氛下碳化；
(9)将碳化后Co-PBA@C纳米纺丝线置于空气气氛下退火氧化，得到碳纳米管包覆氧化钴材料。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管包覆氧化钴材料的制备方法，其特征在于，所述钴源是硝酸钴、乙酸钴中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管包覆氧化钴材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述钴源质量为0.1g-2.0g，聚乙烯吡咯烷酮质量为1g-20g，水的体积为10mL-1000mL。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管包覆氧化钴材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述Co-PBA溶液中Co-PBA的含量为1-20wt％。
5.根据权利要求1所述的碳纳米管包覆氧化钴材料的制备方法，其特征在于，步骤(7)所述静电纺丝条件为：电压为8-13kV，推进速度为0.005-0.007mL/min，纺丝高度为12-12.7cm，滚筒转速为220-240rad/min。
6.根据权利要求1所述的碳纳米管包覆氧化钴材料的制备方法，其特征在于，步骤(8)所述碳化温度为550-900℃，升温速率为1-10℃/min，保温时间为1-5h。
7.根据权利要求1所述的碳纳米管包覆氧化钴材料的制备方法，其特征在于，步骤(9)中所述退火氧化温度为200-300℃，保温时间为1-5h，升温速度为1-10℃/min。
8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备得到的碳纳米管包覆氧化钴材料。
9.一种根据权利要求8所述的碳纳米管包覆氧化钴材料的应用，其特征在于，将所述碳纳米管包覆氧化钴材料用于电催化领域，包括以下步骤：
1)将所述碳纳米管包覆氧化钴材料与炭黑按质量比为1:0.5-2混合，得到混合物A；
2)将异丙醇与Nafion按体积比为1-10：1混合，得到混合物B；其中Nafion的浓度为1-10wt％；
3)将混合物A与混合物B超声30-50min混合，得到混合悬浊液；其中混合悬浊液中炭黑与异丙醇的含量比为1:0.1-1.0mg/mL；
4)将1-15uL步骤3)中所述混合悬浊液滴到电极上，充分干燥待用；
5)将干燥后的电极进行OER与ORR的LSV测试。
10.一种根据权利要求8所述的碳纳米管包覆氧化钴材料的应用，其特征在于，将所述碳纳米管包覆氧化钴材料用于电池领域，包括以下步骤：
a)将碳纳米管包覆氧化钴材料、super P、PVDF按照质量比1-10:1-5:1，混合，加入0.1-3.0g N-甲基吡咯烷酮，混匀，得到膏状流体；
b)将膏状流体涂布到铜箔上，涂层厚度为50-150um，充分干燥后安装成半电池，进行充放电测试，其中电流密度为100-2000mA/g。
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