铝-空气电池阴极反应催化剂biox(x=cl,br,i)的合成、表征及电化学性能研究

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1、万方数据中图分类号——UDC540硕士学位论文学校代码!Q§塑密级公开铝一空气电池阴极反应催化剂BiOX(X=C1，Br，I)的合成、表征及电化学性能研究Synthesis，characterizationandelectrochemicalpropertiesofBiOX(X=C1，Br,I)ascatalystsforcathodereactionofAluminum·-airbattery作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：袁金兰化学无机功能材料化学化工学院古映莹教授卢

2、周广副教授论文答辩日期兰里!生二!二蛰答辩委员会主席中南大学2014年5月万方数据学位论文原创性声明l

3、IIIIIIIIIIlIIIHMIIIIlUlIlU』Y2685548本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他入已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人

4、承担一切相关责任。作者签名：毒垒羔日期：塑坐年上月4日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：袁仓芝导师签名：日期：塑生年上月￡日万方数据铝一空气电池阴极反应催化剂BiOX(X=CI，Br，D的合成、表征及电化学性

5、能研究摘要：简要介绍了铝．空气燃料电池、空气电极和空气电极催化剂的发展现状、进展以及存在的主要问题。采用水热法分别制备出BiOCl纳米片自组装微米体，及超薄纳米片BiOX(X=C1，Br，I)；采用溶剂热法制备了花球状微米粒BiOX(X=C1，Sr)，采用粉末X射线衍射(XRD)对BiOX(X=C1，Br，I)催化剂结晶度进行分析，并通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了BiOX(X=C1，Br，I)催化剂的微观形貌。通过测定极化曲线和恒流放电曲线分别研究了不同催化剂对空气电极性能的影

6、响，用循环伏安法和交流阻抗法初步研究了载有不同催化剂的空气电极，通过氧还原动力学研究催化剂在氧还原过程中采取的电子转移途径。主要研究成果如下：(1)在前驱体浓度为0．18mol·L-1，反应温度为180℃，反应时间6h，pH=3的条件下，水热法制备的BiOCI(0．18)纳米片自组装微米体催化剂性能最佳。通过极化曲线可以看出，BiOCI(0．18)纳米片自组装微米体可以明显的降低电极极化，氧还原电流密度达到557mA·cm-：，电化学性能优于目前常用的Mn02催化剂。在恒流放电曲线中，载有BiOCl(0．1

7、8)催化剂的空气电极稳定电压始终高于载有Mn02的空气电极，在高电流密度条件下，载有BiOCI(0．18)催化剂的空气电极仍可达1．28V。氧还原动力学研究结果显示BiOCI(O．18)采取2．电子转移途径。通过大量研究发现，BiOCl催化活性与氧空位浓度密切相关，而(001)面氧空位浓度最高。因此，导致BiOCI(0．18)高催化活性的根本因素是其(001)面百分含量为85％，远远高于其他Bi0Cl样品。(2)采用水热法合成了BiOX(X=CI，Br，I)超薄纳米片，其中BiOCI超薄纳米片催化剂性能最佳

8、。通过极化曲线测试，BiOCl超薄纳米片能够有效降低电极极化，氧还原电流密度达至lJ483mA·cm-2，电化学性能优于其他卤氧铋催化剂。交流阻抗测试中，BiOCl超薄纳米片相对于BiOBr和BiOI超薄纳米片表现出较低的内阻。氧还原动力学研究结果显示，超薄纳米片BiOCl采用4．电子转移途径，超薄纳米片BioBr和BiOI则采取2。电子转移途径。(3)采用溶剂热．i去合成BiOX(X：C1，Br)花球状微米球，其中BiOBr花球状微米球催化剂性能最佳。通过极化曲线测试，载有BioBr花球状微米球的空气电极

9、氧还原电流密度达到434mA·cm-2。万方数据交流阻抗测试中，无论在开路电压还是偏置电压为．0．3V条件下，BiOBr花球状微米球相对于BiOCl内阻较低。关键词：卤氧化铋；铝一空气电池；催化剂；电化学。tO-能；氧还原反应分类号：540Ⅱ万方数据Synthesis，characterizationandelectrochemicalpropertiesofBiOX(X=Cl，Br,I)ascatalystsf