[发明专利]一种钒电池的三相复合电极及其制备方法

权利要求书

1.一种三相复合电极，其特征在于：由磺化石墨烯，二氧化锰和二氧化锰/聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸组成。

2.如权利要求1所述的一种三相复合电极，其特征在于：所述二氧化锰电镀于磺化石墨烯表面，所述聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸电镀于二氧化锰层表面。

3.如权利要求1或2所述的一种三相复合电极，其特征在于采用以下步骤制作：

步骤一：称取一定量的过硫酸钾和五氧化二磷溶于浓硫酸中，加入石墨，在80℃的条件下，反应4~5h，冷却至室温后，过滤，干燥，得到固体A，将固体A与浓硫酸混合均匀，在0~5℃的条件下按摩尔比为1:1加入高锰酸钾，反应2~3h后，加入适量的过氧化氢，得到黄色沉淀，将黄色沉淀过滤后干燥；

步骤二：称取一定量的对氨基苯磺酸溶于适量的质量分数为2%的氢氧化钠溶液，在0℃的条件下按对氨基苯磺酸：亚硝酸钠的质量比为2:1的条件加入亚硝酸钠，按对氨基苯磺酸：盐酸的摩尔比20:1将盐酸滴加到溶液中，制得白色沉淀，过滤后干燥；

步骤三：将步骤一中制得的黄色沉淀与NaBH₄按摩尔比1:1.5均匀混合后倒入水中，将步骤二中制得的白色沉淀按质量比1：1.2加入水中，在不高于0℃的条件下反应5~6h，再向体系中按黄色沉淀：水合肼的摩尔比1：1加入水合肼，制得磺化石墨烯分散液；

步骤四：将步骤三中制得的磺化石墨烯分散液均匀滴涂在ITO玻璃上，在0.1mol/LMnSO₄溶液的电解液中，以磺化石墨烯电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂丝为对电极，室温下在1.0V电压中反应5~6min，得到磺化石墨烯/二氧化锰复合电极；

步骤五：将0.05mol/L的3,4-乙烯二氧噻吩-苯乙烯磺酸溶于0.1mol/LNa₂SO₄溶液中，作为支持电解液，以磺化石墨烯/二氧化锰为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂丝为对电极，室温下在1.0V电压中反应5~6min，得到磺化石墨烯/二氧化锰/聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸三相复合电极。

4.一种应用如权利要求1—3所述的三相复合电极的钒电池，其特征在于：包括电解液，和置于电解液内的离子膜，所述离子膜两侧分别设有电极，所述电极底部插入电解液内；所述离子膜为多层材料，所述电解液为包含添加剂的V(III)/V(IV)硫酸溶液体系混合电解液，所述电极为磺化石墨烯/二氧化锰/聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸三相复合电极。

5.如权利要求4所述的一种应用三相复合电极的钒电池，其特征在于：所述离子膜包括全氟磺酸质子膜一，所述全氟磺酸质子膜一的下层覆盖有二氧化硅层，所述二氧化硅的下层覆盖有全氟磺酸质子膜二；所述二氧化硅层的厚度为300-400nm；所述全氟磺酸质子膜一表面覆有邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯层，所述全氟磺酸质子膜二表面覆有藻酸双酯钠层；所述电解液中包含有质量分数为1.2~1.8%的甲酸，0.12~0.15%的对甲苯磺酸和2.5~3.1%的3-[3-(胆酰胺丙基)二甲氨基]丙磺酸内盐。