一种锌空气电池用氧还原催化剂的载体材料及其制备方法

摘要

本发明涉及化学电源以及电化学催化领域，具体是指一种锌空气电池用氧还原催化剂的载体材料及其制备方法。该催化剂载体材料为硼掺杂多壁碳纳米管（B‐MWCNTs），该载体材料的B元素原子比可控，多壁碳纳米管的比表面积在100—500m²g^‐1。该方法包括以下步骤:采用浓硫酸和浓硝酸的混酸溶液对多壁碳纳米管进行预处理，然后对酸化处理后的多壁碳纳米管与不同比例的硼酸进行热处理。本发明制备的B‐MWCNTs的B原子含量可以控制在0‐3.5%之间，制得的B‐MWCNTs在碱性环境中的氧还原催化反应为2+2电子历程，可用于锌空气电池的阴极氧还原催化剂载体材料，可以与催化剂发生协同作用，提高空气阴极氧还原反应的催化效率。

主权项

一种锌空气电池用氧还原催化剂载体材料，其特征在于：该催化剂载体材料为硼掺杂多壁碳纳米管，硼的原子比例范围为2‑3.5%，多壁碳纳米管的比表面积在100—500m²•g^‑1；所述的锌空气电池用氧还原催化剂载体材料的制备方法，采用浓硫酸和浓硝酸的混酸溶液对多壁碳纳米管进行预处理，然后对酸化处理后的多壁碳纳米管与不同比例的硼酸粉末在800—1200℃下进行热处理，具体步骤如下：（1）将多壁碳纳米管分散到浓硫酸和浓硝酸的混酸溶液中，浓硫酸和浓硝酸的体积比为（2—4）:1，50—70℃下磁力搅拌2—8h后真空抽滤，用去离子水和无水乙醇反复洗涤，待滤液呈中性，将滤饼在真空干燥箱中50—100℃干燥12—18h；（2）取上述处理过的多壁碳纳米管，与硼酸粉末按照（1:5）—（1:20）的质量比例混合之后研磨10—20min；（3）取混合好的材料放入刚玉舟里，然后在管式炉里800—1200℃下进行保温热处理3—5h，整个热处理过程在氮气保护下进行；将热处理之后的样品移至配置好的2—4M NaOH溶液中磁力搅拌1—3h，以去除样品中多余的硼酸及其氧化物；真空抽滤所得混合液，去离子水和无水乙醇反复洗涤干净，将滤饼在真空干燥箱中50—100℃干燥6—18h，得到B‑MWCNTs催化剂载体材料，制得的B‑MWCNTs在碱性环境中的氧还原催化反应为2+2电子历程，与催化剂发生协同作用，用于锌空气电池的阴极氧还原催化剂载体材料。