[发明专利]一种非贵金属双功能氧电极催化剂及制备方法以及一种锌空气电池正极和锌空气电池

权利要求书

1.一种非贵金属双功能氧电极催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A）以乙酰丙酮铁和乙酰丙酮钴为金属前驱体，将所述金属前驱体、氧化石墨烯、硫醇类化合物、表面活性剂和高沸点有机溶剂混合，在保护气氛条件下，升温至220~260 ℃，反应15~60 min，得到反应产物；

B）在含有NH₃的Ar气混合气体中，将所述反应产物进行退火后冷却，得到非贵金属双功能氧电极催化剂FeCo₈S₈@rGO；

所述非贵金属双功能氧电极催化剂为纳米FeCo₈S₈与还原氧化石墨烯的复合物。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述非贵金属双功能氧电极催化剂为以还原氧化石墨烯为基底以及在所述基底表面复合的由FeCo₈S₈纳米片组成的纳米花球。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述纳米花球的直径为50~300nm；

所述还原氧化石墨烯占所述非贵金属双功能氧电极催化剂的质量百分含量为20%~60%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫醇类化合物选自辛硫醇；

所述表面活性剂选自油酸；

所述高沸点有机溶剂选自油胺和十八烯混合溶剂，所述油胺与十八烯的体积比为1:(2~5)；

所述保护气氛条件选自氮气；

所述乙酰丙酮铁与乙酰丙酮钴的摩尔比为1:8；

所述氧化石墨烯的加入量为10~50 mg/ mmol金属前驱体；

所述高沸点有机溶剂的加入量为20~50 mL/mmol金属前驱体；

所述硫醇类化合物的加入量大于0.25 mL/mmol 金属前驱体；

所述表面活性剂的加入量为0.5~2 mL/mmol金属前驱体。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A）所述升温的程序为：

自室温在10~30 min内升至120~150 ℃，且保留时间为30~60 min，随后设定升温速率为5~10 ℃/min，达到反应温度220~260 ℃，反应时间为15~60 min；

步骤B）中，所述退火的升温速率为2.5~10 ℃/min，所述退火的温度为400~450 ℃，所述退火的时间为2~4 h；

所述含有NH₃的Ar气混合气体中NH₃的体积含量为5~15%。

6.一种锌空气电池正极，其特征在于，包括如权利要求1~5任意一项所述的制备方法制备得到的非贵金属双功能氧电极催化剂。

7.根据权利要求6所述的锌空气电池正极，其特征在于，包括依次复合而成的催化剂层、泡沫镍支撑骨架和空气扩散层。

8.一种锌空气电池，其特征在于，包括正极、负极、电解液和电池外壳，所述正极为权利要求6或7所述的锌空气电池正极。

9.根据权利要求8所述的锌空气电池，其特征在于，所述电池外壳采用PMMA材料，负极材料为打磨抛光的锌片，电解液为KOH和Zn(Ac)₂混合溶液。