[发明专利]一种自支撑空气电极及其制备方法

权利要求书

1.一种自支撑空气电极的制备方法，其特征在于：包括支撑层及垂直附着在支撑层表面的纳米棒阵列；所述纳米棒为碳材料包覆的过渡金属中的一种或二种以上的过渡金属合金、或碳材料包覆的过渡金属中的一种或二种以上及过渡金属碳化物；包括以下步骤，

（1）纳米棒的制备：

将支撑层浸入过渡金属盐的水和乙醇混合溶液中，取出后得表面垂直生长有过渡金属氧化物纳米棒阵列的支撑层；

（2）空气电极前体的制备：

分别配置过硫酸铵水溶液以及苯胺或吡咯的乙醇溶液，将上述步骤（1）所得支撑层浸入过硫酸铵水溶液中，取出后于所得支撑层表面附着苯胺或吡咯的乙醇溶液，得空气电极前体；

（3）纳米棒阵列的后处理：

将步骤（2）所得空气电极前体在惰性气氛中高温处理，得支撑层表面垂直附着有碳材料包覆的过渡金属及过渡金属碳化物纳米棒阵列结构的自支撑空气电极。

2.如权利要求1所述自支撑空气电极的制备方法，其特征在于：所述碳材料为氮掺杂的石墨结构的碳，氮的质量掺杂量0.5-15%。

3.如权利要求1所述自支撑空气电极的制备方法，其特征在于：所述过渡金属为Fe或Co；所述过渡金属碳化物为FexC或CoxC，其中x为1-3。

4.如权利要求1所述自支撑空气电极的制备方法，其特征在于：所述纳米棒中碳材料包覆层的厚度为0.34-340 nm。

5.如权利要求1所述自支撑空气电极的制备方法，其特征在于：所述支撑层为碳纸、碳布、碳毡、泡沫镍、不锈钢金属网中的一种。

6.如权利要求1所述自支撑空气电极的制备方法，其特征在于：所述纳米棒直径为5-1000nm，长度为20-1000nm；

自支撑空气电极中纳米棒的质量含量5%-100%。

7.如权利要求1所述自支撑空气电极的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，水和乙醇混合溶液中水与乙醇体积比为1：1-1：9；过渡金属盐溶液总浓度为0.01molL^-1-2 molL^-1；混合溶液的温度为60-90℃，表面垂直生长时间0.5-24小时。

8.如权利要求1所述自支撑空气电极的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，过硫酸铵水溶液的浓度为0.001-1mol L^-1，浸渍时间0.5-10小时；苯胺或者吡咯的乙醇溶液的浓度为0.001-1mol L^-1，浸渍时间0.5-10小时。

9.如权利要求1所述自支撑空气电极的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，惰性气氛为氩气、氦气、氮气中的一种或两种以上；高温处理温度为700-1100℃，处理时间为0.5-24小时。