锌-空气电池阴极催化剂的研究.pdfVIP

摘要 锌-空气电池因具有质量轻、高比能量、高比功率、安全及绿色环 保等优点而受到广泛关注，锌-空气电池系统还作为高能电池成功地应 用于电动汽车动力电池。寻求廉价、高效、性能稳定的氧电极催化剂 一直是锌-空气电池研究的热点。研究表明，昂贵的Pt 是催化活性最高 的催化剂，但是由于价格昂贵而无法广泛使用。近来，不含贵金属的 过渡金属氧化物（如MnO2 、尖晶石型化合物、钙钛矿型化合物等）由 于对氧还原具有很好的催化活性而得到深入研究。 本论文采用共沉淀法和溶胶-凝胶法合成了一系列过渡金属复合 氧化物，如 Ni Al Mn O , Ni Al Mn Co O , Ni MnCo O 和 x 1-x 2 4 0.2 0.8 2-X X 4 X 2-X 4 La Sr Mn Ni O 等作空气电极催化剂。合成的催化剂用X-射线衍射 0.8 0.2 1-x x 3, （XRD ）、扫描电镜（SEM ）、红外光谱（IR ）及激光粒度分布测试等 进行结构分析和物理表征，用线性电位扫描技术研究催化剂对氧还原 的催化性能。 红外测试和 X- 射线衍射测试表明，Ni Al Mn O ， x 1-x 2 4 Ni Al Mn Co O ， Ni MnCo O 为 尖 晶 石 型 结 构 ， 0.2 0.8 2-X X 4 X 2-X 4 La Sr Mn Ni O 为钙钛矿型结构。电化学研究表明，Ni Al Mn O 0.8 0.2 1-x x 3 x 1-x 2 4 对氧还原具有较好的催化活性，当x 值较低时（即少量的Ni 的掺杂时） 氧化物的催化性较高。取催化活性较高的 Ni Al Mn O ，继续掺杂 0.2 0.8 2 4 Co 部分取代Mn ，根据热重（TG ）和差热（DTA ）测试结果，在450 ℃ 下低温热处理合成复合氧化物，电化学测试发现，当 x=0.6 时，氧化 物的催化活性最好。 用溶胶-凝胶法制备的Ni MnCo O (0≤x≤1.4)有较窄的粒径分布， X 2-X 4 粒径在8～12µm 之间，当x=1.0 时，氧化物的催化活性最高。 用溶胶-凝胶法合成了钙钛矿型复合氧化物 La Sr Mn Ni O 0.8 0.2 1-x x 3 (0≤x≤1)催化剂，用循环伏安方法测试了含催化剂的单层电极的表面粗 糙因子。电化学测试结果表明，在 La0.8Sr0.2MnO3 的基础上进行 B 位 2 Abstract The zinc-air battery has attracted a particular attention due to their light weight, high energy efficiency, high power density, inherently safe, and environment