本发明涉及资源化利用、电池材料制备的，具体涉及一种基于氧化还原催化剂的复合电极材料及其制备方法。
背景技术：
1、甘蔗废料是甘蔗工业的主要副产品，中国是世界第三大甘蔗生产国，每年产生的甘蔗废渣非常多。这些废弃的甘蔗渣会对环境造成二次污染，大部分会在制糖厂的垃圾填埋场进行处理。焚烧、填埋等传统方法不仅浪费了丰富的生物质资源，还会对水、空气、土地等环境造成破坏，这对于循环经济的理念来说是不可持续的。开发甘蔗废渣等工农业废弃物的综合利用新途径迫在眉睫。
2、随着资源的枯竭和环境的恶化，社会对安全环保的可再生能源的需求越来越大，为了满足日益增长的可再生能源需求，研究人员研究了一系列先进的储能和转换技术。金属-空气电池作为一种经济环保的储能技术，得到了广泛的研究和应用。锌-空气电池因其高能量密度、高安全、低污染等特点而受到广泛关注。然而，锌-空气电池通常采用制备来源相对单一、成本相对较高的商用活性炭作为正极导电材料，这极大地制约了其可持续发展和应用。生物质因其经济环保的特点被认为是一种高效的碳前驱体。生物质衍生碳通过高温活化过程表现出良好的孔径分布和物理化学稳定性，便于合成。此外，生物质活性炭往往含有大量含氧官能团，如c-o、c＝o、羧基等，使其具有比传统炭材料更优异的性能。然而生物质活性炭往往只具备良好的导电性，氧析出及氧还原能力较弱。
3、可充电式金属-空气电池以其能量密度高、环境友好、燃料易得到、放电电压平稳、寿命长等优势已被认为是最有发展和应用前景的新能源之一。同其他新能源电池一样，金属-空气电池的发展也遇到了诸多新挑战，其中最主要的挑战是来自于氧电极方面。在金属-空气电池中氧电极反应包括放电时发生的氧还原反应(oxygen reduction reaction,orr)和电池充电时发生的氧析出反应(oxygen evolution reaction,oer)。由于氧气反应的过程具有动力学迟缓性，这就导致了有氧气参与的氧还原(orr)和氧析出(oer)反应过程较为缓慢，严重降低了金属-空气电池的性能。为提高金属-空气电池性能，加速氧气在氧电极反应速率，双效催化剂选择和催化活性提高方法的研究成为了金属-空气电池发展的关键问题。
4、目前双效催化剂的种类大致可分为碳材料、金属材料、金属氧化物材料、多金属氧化物等。作为多金属氧化物中的一种，钙钛矿型氧化物(abo3)因其结构稳定、价格低廉、可导电等特点被应用于光学、电学、太阳能电池领域中。近年来，钙钛矿材料用于电化学领域中的相关报道日益增多，研究发现，多种钙钛矿材料(如lacoo3，lanio3，lafeo3，lamno3等)不仅具有氧还原(orr)催化活性，同时也还具有氧析出(oer)催化活性，因此钙钛矿被越来越多的研究人员认定为是最具发展潜能的双效催化剂之一。尽管钙钛矿材料已被应用于氧电极催化剂领域中，但其性能仍与贵金属pt催化剂有一定的差距，因此，如何提高钙钛矿催化活性的研究成为了众多研究人员的重点。
技术实现思路
1、为解决目前技术存在的问题，本发明提供一种基于氧化还原催化剂的复合电极及其制备方法。
2、为解决上述问题，本发明的技术方案是：
3、一种基于氧化还原催化剂的复合电极，所述氧化还原催化剂与nafion溶液、ptfe和乙醇混合均匀的复合油墨，所述复合油墨涂覆在碳纸上得到复合电极；
4、所述氧化还原催化剂包括生物质炭和钙钛矿氧化物，生物质炭和钙钛矿氧化物按照质量比0.5～3的混合，所述生物质炭的原料为甘蔗、秸秆、花生壳、木材中的一种，所述钙钛矿氧化物为快速冷却法制备的baco0.5fe0.5o3-δ。
5、一种基于氧化还原催化剂的复合电极的制备方法，包括如下制备步骤：
6、步骤一，将生物质原料清洗、干燥后，于惰性气体气氛下进行预碳化处理，得到未活化生物质炭，命名为nac；
7、步骤二，将nac与碱性物质在溶剂中混合后再进行超声处理，于惰性气体气氛下进行二次碳化处理，自然降温取出后溶解于酸性溶液中加热搅拌，于ph＝7时过滤产物并干燥处理，得到生物质活性炭，命名为bac；
8、步骤三，将bac与钙钛矿氧化物bcf按一定质量比x混合，得到改性后的催化剂bac/bcf-x；
9、步骤四，将得到的催化剂bac/bcf-x加入nafion溶液、ptfe和乙醇中，通过超声混合均匀，制得复合油墨，将复合油墨涂覆至碳纸上制得复合电极。
10、进一步，所述步骤一中清洗后的干燥温度为80℃，干燥时间为5h。
11、进一步，所述步骤一中的碳化温度为600℃，升温速率为4℃/min，保温时间2h。
12、进一步，所述步骤一中球磨采用行星球磨机，转速为300转/min，转时为6h-10h。
13、进一步，所述步骤一中球磨后得干燥温度为60℃，干燥时间为10h。
14、进一步，所述步骤二中nac与碱性物质氢氧化钾的质量比为1：2，二者于蒸馏水中通过超声混合。
15、进一步，所述步骤二中超声功率为30w-40w，超声时间为2.5h、3h、3.5h。
16、进一步，所述步骤二中二次碳化活化处理温度设置为先以4℃/min的速率升温至100℃，保温时间为45min，再以3-5℃/min的速率升温至900-1100℃，保温时间为1h-2h。
17、进一步，所述步骤二加热搅拌温度为75℃，搅拌时间为30min。
18、进一步，所述步骤二中过滤方式为真空过滤，滤纸选用中速滤纸。
19、进一步，所述步骤三中采用的是快速冷却法制备的钙钛矿氧化物baco0.5fe0.5o3-δ。
20、进一步，所述步骤三中bac与bcf的质量比为1：2～3：1。
21、进一步，将其制备的催化剂bac/bcf-x加入nafion溶液、ptfe和乙醇中，通过超声混合均匀，制得复合油墨，将复合油墨涂覆至碳纸上制得复合电极。
22、进一步，所述nafion溶液为100μl 5％，ptfe为100μl，乙醇4ml。
23、进一步，所述步骤三中超声功率为35w，超声时间为3h。
24、进一步，所述步骤三中的碳纸为1.5cm×1.5cm的亲水碳纸。
25、进一步，所述钙钛矿氧化物按照以下步骤制备：1)按照1∶0.5∶0.5的摩尔比分别称取c4h6bao4、co(no3)2·6h2o和fe(no3)3·9h2o；
26、2)将c4h6bao4、co(no3)2·6h2o和fe(no3)3·9h2o溶液水中，混合均匀；
27、3)按照甘氨酸∶柠檬酸∶上述混合溶液金属离子摩尔数为1∶1～1.5∶1的比例称量并混合均匀；
28、4)将溶液在250℃的电炉中加热，直到发生自燃过程，得到baco0.5fe0.5o3-δ前驱体粉末；；
29、5)然后在1000℃下煅烧3h，将煅烧后baco0.5fe0.5o3-δ的粉末以300℃/min的极快冷却速率从炉中取出得到baco0.5fe0.5o3-δ氧化还原催化剂
30、与现有技术相比本发明有以下优点：
31、本发明针对甘蔗渣会对环境造成二次污染等问题，以成本低廉的甘蔗废渣作为原料，来制备生物质活性炭，与快速降温法制备的钙钛矿型氧化物baco0.5fe0.5o3-δ催化剂复合，从而制备得到新型的氧化还原催化剂材料，并将其用于制备锌-空气电池阴极导电材料，第一方面，生物质活性炭bac具有相互连接的多层破碎颗粒结构，整个表面具有网状的空隙，这种空穴网络导致高表面积，增强材料的电化学性能；第二方面，基于该生物质活性炭和钙钛矿型氧化物新型氧化还原催化剂及基于其的复合电极，具有优越的电催化性能与稳定性在优化电池性能；第三方面，该催化剂的制备或该复合电极的制备，在降低生产成本的同时，可以实现甘蔗渣的资源化利用，减少二氧化碳排放量，促进解决环境污染问题。第四方面，相对于现有技术使用的氧化还原催化剂，本发明的钙钛矿型氧化物baco0.5fe0.5o3-δ催化剂不含稀有金属，制造成本更低，而且，本发明的催化剂制备步骤和复合电极的制备步骤，工艺简单，绿色环保，适合规模化生产。
1.一种基于氧化还原催化剂的复合电极，其特征在于，所述氧化还原催化剂与nafion溶液、ptfe和乙醇混合均匀的复合油墨，所述复合油墨涂覆在碳纸上得到复合电极；
2.一种基于氧化还原催化剂的复合电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中清洗后的干燥温度为80℃，干燥时间为5h；所述步骤一中的预碳化温度为600℃，升温速率为4℃/min，保温时间2h；所述步骤一中预碳化后还进行球磨处理，球磨机转速为300转/min，转时为6h-10h；所述步骤一中球磨后的干燥温度为60℃，干燥时间为10h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中碱性物质为氢氧化钾，所述nac与氢氧化钾按质量比为1：2溶于蒸馏水中超声处理2.5h；所述超声功率为30w-40w，超声时间为2.5h、3h、3.5h；所述步骤二中二次碳化处理温度设置为先以4℃/min的速率升温至100℃，保温时间为45min，再以3℃/min的速率升温至900-1100℃，保温时间为1h-2h。
5.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，其特征在于，所述步骤二中酸性溶液为3mol/l盐酸溶液，所述加热搅拌温度为75℃，搅拌时间为30min，所述步骤二中过滤方式为真空过滤，滤纸选用中速滤纸。
6.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，其特征在于，所述步骤三中钙钛矿氧化物采用的是快速冷却法制备的钙钛矿氧化物baco0.5fe0.5o3-δ，所述步骤三中bac与bcf的质量比为1：2～3：1。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述nafion溶液为100μl 5％，ptfe为100μl，乙醇4ml；所述步骤三中超声功率为35w，超声时间为3h；所述碳纸为1.5cm×1.5cm的亲水碳纸。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿氧化物按照以下步骤制备：1)按照1∶0.5∶0.5的摩尔比分别称取c4h6bao4、co(no3)2·6h2o和fe(no3)3·9h2o；
