用于Li-O2電池正極的Pt/MoS2/CNT新型復(fù)合催化劑

我們采用多元醇法合成了用于Li-O2電池正極的Pt/MoS2/CNT復(fù)合催化體系。已經(jīng)確定，與未改性的MoS2的特性相比，用鉑改性MoS2導(dǎo)致導(dǎo)帶中電子密度的增加和電導(dǎo)率的增加。介孔碳材料（碳納米管，CNT）的引入提供了可用于過(guò)氧化鋰積累的表面。

在這種情況下，Pt/MoS2/CNT系統(tǒng)表現(xiàn)出雙功能催化性能，與MoS2/CNT催化劑相比，降低了充電電壓并增加了LOB的放電容量。此外，Pt/MoS2/CNT復(fù)合材料在氧還原反應(yīng)中表現(xiàn)出比Pt/CNT更高的活性和可逆性，這可能是由于MoS2的耐腐蝕性提高。根據(jù)循環(huán)測(cè)試的結(jié)果，Pt/MoS2/CNT系統(tǒng)的LOB可以承受至少120個(gè)連續(xù)循環(huán)，而MoS2/CNT催化劑則為80個(gè)循環(huán)。

【實(shí)驗(yàn)方法】

Pt/MoS2催化劑通過(guò)多元醇法得到。這種方法使用廉價(jià)的溶劑——乙二醇 (EG)，它充當(dāng)還原劑，不需要聚合物穩(wěn)定劑。金屬離子(Pt)被乙二醇氧化成乙醇酸過(guò)程中釋放的電子還原成金屬顆粒。隨著pH值的升高，乙醇酸轉(zhuǎn)化為乙醛去質(zhì)子化形式，其還原性比EG更顯著。稱重的二硫化鉬與100毫升EG混合并超聲分散30分鐘。隨后將所得混合物的pH值調(diào)節(jié)至11。組裝由配備有攪拌器的加熱器、三頸燒瓶和回流冷凝器組成的單元。將混合物置于燒瓶中。懸浮液用氬氣脫氣30分鐘，然后以3-4°C/min的線性加熱速率加熱到 150-160°C。接下來(lái)，將濃度為15mg/ml的H2PtCl6在EG中的溶液以獲得Pt含量為20 wt％的催化劑所需的量加入懸浮液中。所得混合物在150-160 °С下保持1.5小時(shí)。合成結(jié)束時(shí)，將混合物緩慢冷卻至室溫，用去離子水將沉淀物洗滌至中性pH值，并在90 °C的真空烘箱中干燥12小時(shí)。 

【圖文介紹】

【主要結(jié)論】

1.合成了一種新型的針對(duì)LOB正極的Pt/MoS2/CNT催化系統(tǒng)。該材料的特點(diǎn)是結(jié)合不同物理化性質(zhì)的組分實(shí)現(xiàn)的協(xié)同效應(yīng)，使將該催化劑作為復(fù)合材料成為可能。二硫化鉬的存在確保了系統(tǒng)的腐蝕穩(wěn)定性，并增加了混合了CM的LOB相比，未被CM修改的LOB的放電容量。反過(guò)來(lái)，使用碳納米管作為導(dǎo)電添加劑（具有發(fā)達(dá)的表面積和高導(dǎo)電率）有助于電子轉(zhuǎn)移，并允許在孔隙中積累大量的Li2O2。

2.與MoS2/CNT相比，在系統(tǒng)中添加鉑進(jìn)一步提高了電導(dǎo)率，并賦予了催化劑雙功能特性，降低了充電電壓，增加了放電容量。Pt/MoS2/CNT復(fù)合催化劑在氧還原反應(yīng)中的活性和可逆性均高于Pt/CNT。根據(jù)LOB循環(huán)試驗(yàn)的結(jié)果，Pt/MoS2/CNT在足夠高的電流密度(500 mA/g)下提供了高達(dá)120個(gè)連續(xù)循環(huán)的LOB循環(huán)能力。

溫馨提示：西安齊岳生物科技有限公司供應(yīng)的產(chǎn)品僅用于科研，不能用于人體和其他商業(yè)用途