表面包覆MnO₂和Au纳米颗粒的三维石墨烯基复合电极、制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种表面包覆MnO₂和Au纳米颗粒的三维石墨烯基复合电极，以三维多孔泡沫镍为基体，基体上直接生长石墨烯，所述的石墨烯上直接生长花状δ-MnO₂，花状δ-MnO₂上再负载纳米Au颗粒。本发明还公开了所述的表面包覆花状δ-MnO₂和Au纳米颗粒的三维石墨烯基复合电极的制备方法和应用。制备工艺简单、成本低、周期短、能耗低等优点，适合大规模工业化生产；制备的三维石墨烯基复合电极不含任何导电剂和粘结剂，由于特殊的三维多孔结构以及花状δ-MnO₂、纳米Au颗粒和石墨烯的协同催化作用，将所述的三维石墨烯基复合电极用作锂-空电池正极时，显示出低的极化和较好的循环稳定性。

主权项

一种表面包覆花状δ‑MnO₂和Au纳米颗粒的三维石墨烯基复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以三维多孔泡沫镍为基体，通过化学气相沉积法，直接在基体上生长石墨烯，记为Ni/3D‑G；2)将KMnO₄和浓H₂SO₄溶于去离子水，搅拌均匀得到混合溶液，所述混合溶液中K⁺浓度为0.005～0.02mol/L；将步骤1)得到的Ni/3D‑G浸入混合溶液，经70～120℃水热反应1～5h，再经洗涤、干燥后得到负载有锰的氢氧化物的Ni/3D‑G；所述浓H₂SO₄与KMnO₄的摩尔比为0.25～1.0；3)氩气气氛下，将步骤2)得到的负载有锰的氢氧化物的Ni/3D‑G在200～500℃下焙烧1～4h，冷却后得到Ni/3D‑G/δ‑MnO₂；4)将含金的可溶性化合物与水混合，得到浓度为1～10mmol/L的溶液A，将步骤3)得到的Ni/3D‑G/δ‑MnO₂浸入所述的溶液A中，浸泡10～24h后，再经洗涤、干燥得到所述的表面包覆花状δ‑MnO₂和Au纳米颗粒的三维石墨烯基复合电极；所述的表面包覆花状δ‑MnO₂和Au纳米颗粒的三维石墨烯基复合电极以三维多孔泡沫镍为基体，基体上直接生长石墨烯，所述的石墨烯上直接生长花状δ‑MnO₂，花状δ‑MnO₂上再负载纳米Au颗粒。