[发明专利]一种碳纸上原位制备空气电极的方法及其应用

权利要求书

1.一种碳纸上原位制备空气电极的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将碳纸于浓度为0.1 wt% 的曲拉通 X-100溶液中充分浸泡，然后将碳纸在大量水中浸泡，洗净碳纸表面的曲拉通 X-100，然后空气中干燥，将其中的一个表面用透明胶粘上，记为CP-1；将摩尔比为3:2 的Co(NO₃)₂·6H₂O和Ni(NO₃)₂·6H₂O溶于水，配成钴离子浓度为33 mmol·L^-1的金属盐溶液；然后将该金属盐溶液快速倒入相同体积的浓度为3.3 wt%的2-甲基咪唑溶液中，形成混合溶液，紧接着将上述CP-1浸入该混合溶液中，并在溶液中保持一定时间；最后将CP-1取出，在大量水中浸泡，60^oC下干燥，记为CP@MOF；

（2）将上述CP@MOF浸入常温下的双氰胺饱和水溶液中，然后取出CP@MOF在60^oC下干燥，撕下其中一面的透明胶，记为CP@MOF-DCD；

（3）将上述CP@MOF-DCD在氮气气氛下，以4 ^oC·min^-1的升温速度加热到850 ^oC，并在此温度下保持一定时间，然后自然冷却到室温，然后在原来撕下透明胶的那一面再次粘上透明胶，记为CP@NiCo-tube；

（4）以体积份计，将浓度为2 mg·mL^-1的多巴胺溶液、浓度为3.5 mg·mL^-1的过硫酸胺溶液以及浓度为0.1 mol·L^-1的磷酸盐缓冲液(PBS)，按1:1:5的比例混合，然后迅速将上述CP@NiCo-tube置于该混合溶液中，静止反应充分，随后将CP@NiCo-tube取出，在大量水中浸泡除去杂质，空气中干燥后撕去透明胶，再在40^oC真空干燥，记为CP@NiCo-tube@PDA；

（5）将上述CP@NiCo-tube@PDA在氮气气氛下，以4 ^oC·min^-1的升温速度加热到400 ^oC，在此温度下保持一定时间后继续以同样的速度升温到800^oC，并在此温度下再保持一定时间然后自然冷却到室温，记为CP@NiCo-tube@C-N；

（6）在CP@NiCo-tube@C-N没有涂催化剂的那一面，即原来粘透明胶的那一面上涂30wt%的PTFE乳液，室温干燥后，在空气中加热到340^oC，并在此温度下保持一定时间，得到空气电极，记为CP@NiCo-tube@C-N-(electrode)。

2.根据权利要求1所述的碳纸上原位制备空气电极的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的一定时间是指2 h，4h，8h，或12h。

3.根据权利要求1所述的碳纸上原位制备空气电极的方法，其特征在于，步骤（3）中，850 ^oC下保持3h。

4.根据权利要求1所述的碳纸上原位制备空气电极的方法，其特征在于，步骤（5）中，400 ^oC下保持1 h，800^oC下保持2h。

5.根据权利要求1所述的碳纸上原位制备空气电极的方法，其特征在于，步骤（6）中，340^oC下保持30min。

6.根据权利要求1所述的方法制备的空气电极在碱性和中性锌-空气电池方面的应用。