【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电催化氧还原，特别是涉及一种用于水性/柔性锌空气电池的富含氧空位的电催化剂mno-ceo2@c的制备方法。
技术介绍
1、为了实现应对气候变化至关重要的零排放目标，引入能源储存和转换技术是必不可少的。在这方面，各种创新的电催化装置已经被精心设计，旨在捕获间歇性可再生能源，实现碳中性。值得注意的是，锌空气电池(zab)因其高理论能量密度、成本效益、环境可持续性和安全特性而脱颖而出。然而，其效率受到阴极氧还原反应(orr)缓慢动力学的阻碍，影响了其能量效率和功率密度。
2、铂基材料一直是领先的orr电催化剂，但其存在使用成本高、可用性和耐用性有限等问题，阻碍了铂基材料的广泛应用。因此，制造经济实惠和高效的orr电催化剂是zab进步的关键。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于水性/柔性锌空气电池的富含氧空位的电催化剂mno-ceo2@c的制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术的技术方案之一：一种用于水性/柔性锌空气电池的富含氧空位的电催化剂mno-ceo2@c的制备方法，包括以下步骤：
4、将碳球前驱体分散在高锰酸盐溶液中，搅拌均匀后离心、氧化，得到mn3o4@c；
5、将mn3o4@c、盐酸多巴胺、表面活性剂和铈盐混合于溶剂中，搅拌反应，得到mn-ce@c前驱体(常温吸附获得)；
6、在惰性气氛下对mn-ce@c前驱体进行
7、进一步地，所述碳球前驱体的制备方法(水热)，包括以下步骤：将氢氧化钾溶液加入葡萄糖溶液中，水热反应，得到所述碳球前驱体。
8、进一步地，所述氢氧化钾溶液和葡萄糖溶液的体积比为0.025:40；
9、所述氢氧化钾溶液的浓度为1mol/l；所述葡萄糖溶液的浓度为0.5mol/l；
10、所述水热反应的温度为180℃，时间为6h。
11、进一步地，所述碳球前驱体和高锰酸盐溶液的用量比为50mg:10ml；
12、所述高锰酸盐溶液的浓度为0.01mol/l；
13、所述高锰酸盐包括kmno4；所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮(pvp)。
14、进一步地，所述氧化在空气气氛下进行；所述氧化的温度为400℃，时间为3h。
15、进一步地，所述mn3o4@c、盐酸多巴胺、表面活性剂和铈盐的用量比为1g:1g:5g:5mmol；
16、所述铈盐为ce(no3)3·6h2o；
17、所述搅拌反应的时间为12h。
18、进一步地，所述高温处理的温度为800～1000℃，时间为2h。
19、更进一步地，所述高温处理的温度为900℃，时间为2h。
20、所述惰性气氛为氮气气氛。
21、本专利技术的技术方案之二：一种上述制备方法制备的电催化剂mno-ceo2@c。
22、本专利技术的技术方案之三：一种上述电催化剂mno-ceo2@c在催化锌空气电池氧还原领域的应用。
23、本专利技术公开了以下技术效果：
24、(1)本专利技术制备的富含氧空位的电催化剂mno-ceo2@c具有优异的电催化活性以及稳定性和耐久性。并且mno-ceo2@c上的mno-ceo2具有异质结构，具有异质结构的mno-ceo2与碳载体相结合，大大提高了导电性和催化能力，从而加快电子转移速率和整体催化性能。此外，mno-ceo2@c具备丰富的氧空位，为电催化反应提高足够的活性中心，并促进了反应动力学，表现出极为优异的电催化活性。
25、(2)本专利技术通过简单的水热、常温吸附及高温退火工艺就制备得到了性能优异的融合锰氧化物(锰氧化物具有良好的电荷转移和中间体分解能力)和铈氧化物(氧化铈则具有优异的催化活性和耐久性)的催化剂，该催化剂具有更高反应速率、更高电流密度和更好稳定性，从而可以显著提高zab的功率密度和稳定性。
26、(3)通过本专利技术的电催化氧还原测试，可以观察到明显的氧还原峰，表明本专利技术制备的催化剂对氧还原反应具有良好的催化活性。催化剂在起始电位、半波电位、动力学电流密度和tafel斜率等性能方面表现出优异的特点。此外，本专利技术的催化剂还展示了极高的耐甲醇性能，能够在高甲醇环境中保持稳定的电流密度。这些结果进一步证明了本专利技术的催化剂在氧还原反应方面的出色性能和稳定性。
27、(4)从zab的测试结果中可以观察到，使用本专利技术的催化剂制备的水性zab、柔性固态锌空气电池具有出色的峰值功率密度，达到了202.7mw cm-2和67.4mw cm-2，明显高于同类产品。此外，该水性zab、柔性固态锌空气电池还表现出优异的开路电压、最大功率密度、比容量和循环稳定性等性能。即使在外部机械应力下，它仍能正常运行，展现出良好的应用前景。这些结果表明本专利技术的锌空气电池具有显著的优势，为实现零排放目标提供了可靠的解决方案。
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1.一种用于水性/柔性锌空气电池的富含氧空位的电催化剂MnO-CeO2@C的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳球前驱体的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化钾溶液加入葡萄糖溶液中，水热反应，得到所述碳球前驱体。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钾溶液和葡萄糖溶液的体积比为0.025:40；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳球前驱体和高锰酸盐溶液的用量比为50mg:10mL；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化在空气气氛下进行；所述氧化的温度为400℃，时间为3h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Mn3O4@C、盐酸多巴胺、表面活性剂和铈盐的用量比为1g:1g:5g:5mmol；
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温处理的温度为800～1000℃，时间为2h；
8.一种权利要求1～7任一项所述的制备方法制备的电催化剂MnO-CeO2@C。
<...【技术特征摘要】
1.一种用于水性/柔性锌空气电池的富含氧空位的电催化剂mno-ceo2@c的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳球前驱体的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化钾溶液加入葡萄糖溶液中，水热反应，得到所述碳球前驱体。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钾溶液和葡萄糖溶液的体积比为0.025:40；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳球前驱体和高锰酸盐溶液的用量比为50mg:10ml；
5.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄嘉，王丽霞，杨秀林，胡昕然，赵韵茹，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：
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