[发明专利]具有核壳结构的Co3O4/CNT/MnO2阵列电极及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种具有核壳结构的Co₃O₄/CNT/MnO₂阵列电极，以三维多孔泡沫镍为基体，基体上用模板法直接生长Co₃O₄/CNT/MnO₂阵列，所述的MnO₂纳米片生长于Co₃O₄和碳纳米管表面，形成核壳结构。本发明还公开了所述的载有Co₃O₄/CNT/MnO₂阵列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；制备得到的核壳结构阵列型电极不含粘结剂，由于泡沫镍特殊的三维多孔结构以及MnO₂纳米片的多孔结构及催化性能，所述的阵列电极用作催化正极时，锂空电池显示出较低的极化和较好的循环稳定性。

主权项

一种具有核壳结构的Co₃O₄/CNT/MnO₂阵列电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将六水合硝酸钴溶于去离子水，再加入氯化铵和脲，搅拌均匀后得到混合溶液；所述氯化铵和六水合硝酸钴的摩尔比为0.5～2.0；所述脲和六水合硝酸钴的摩尔比为0.5～2.0；所述混合溶液中Co²⁺浓度为0.01～0.05mol/L；2)将泡沫镍浸入混合溶液中，100～150℃水热反应2～10h后进行后处理，再经热处理得到表面负载有四氧化三钴纳米线阵列的泡沫镍，记为Ni/Co₃O₄；所述的热处理在空气中进行，温度为300～500℃，时间为1～3h；3)将步骤2)得到的Ni/Co₃O₄浸入浓度为0.05～0.15mol/L的葡萄糖溶液中，取出后进行二次热处理，得到负载有Co₃O₄和碳纳米管的泡沫镍，记为Ni/Co₃O₄/CNT；所述的二次热处理在Ar气氛下进行，温度为300～600℃，时间为1～3h；4)将步骤3)得到的Ni/Co₃O₄/CNT浸入浓度为0.005～0.02mol/L的KMnO₄水溶液中，再加入浓硫酸，60～100℃水热反应2～5h后进行后处理，再经三次热处理得到所述的具有核壳结构的Co₃O₄/CNT/MnO₂阵列电极，记为Ni/Co₃O₄/CNT/MnO₂；所述的三次热处理在Ar气氛下进行，温度为200～400℃，时间为1～3h。