探析钙钛石型氧化物催化剂的制备及其在空气电极中的应用

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1、中南大学硕士学位论文钙钛石型氧化物催化剂的制备及其在空气电极中的应用姓名：杨鹰申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：叶红齐20020101摘要空气电极是锌空气电池的重要组成之一。影响空气电极性能的主要因素是氧还原催化剂和空气电板结构。采用柠檬酸辅助的前驱体法制各了AB03、AA，B03、ABB’03三个系列共十种钙钛石型氧化物催化剂。通过热重分析，确定了催化剂的焙烧制度。xRD分析表明，催化剂样品特征衍射峰明显，朵峰少，晶形完整。常温H202催化分解实验表明，La08sr02Mn03催化分解活性

2、较高，Lac003的活性最高。通过测量稳态檄化曲线和交流阻抗曲线，考察了催化剂的电化学活性，结果表明，Lao8sr02Mn03的电化学活性在所制各的催化剂中最高。总体上，催化剂的H：O：催化分解活性越高，其电化学活性也越高。但LaCoo，表现异常，催化分解活性最高．电化学活性反而最小，可能是催化剂不稳定造成的。对AA，B03型和ABB’03型催化剂的研究表明，通过有选择地对钙钛石型氧化物催化荆的A位、B位金属离子进行部分替换．口J‘使催化剂活性明显提高。通过分析空气电板表面的传质过程，以La08sr

3、o2Mn03为催化剂，制作了多孔、疏水、透气的空气电极。在此基础上，以Hg，}IgO电极作参比电极，镍网为对电极，制作了半电池模型。确定了制备空气电极的最优工艺条件，催化层PTFE含量约20％，厚度控制在o20～O．35mm，疏水层厚度0．3mm，20MPa下冷压成型，电极各层采用DIsA排布方式。结果表明，在．o6v(VsH∥Hgo)扫描电位下电流达到378mA，表明此空气电极具有较好的电极性能。极化曲线的数学处理表明，电极制各工艺稳定，重现性好。关键词：空气电板：氧还原催化剂；钙钛石性氧化物；电

4、池THEPREPARATl0NANDAPPLICAnoNoFPERoVSKITE-TYPEoxIDECATAIfYSTINAIRELECTRoDEABSlRACIAIrelec的deisextensiVelyequippcdin向e1cellandmetal—airbane珂，senIcdbctweenttIeelectrol”eanda．r，employedtobecathodeindIscha曙ingprocedurc．Int11isarticle，theapproachestoenhancin

5、gtheairelectrodeperfomlancewereexamined，namelypreparingthemoreefrectiVeoxygenreductioncataIyststolessentheeIectT口chemicalpolarization锄dimprovingtheelectrodestnjcturetodecreasethematerialdifmsionresistance．TenkindsofpemVskite-typeoxidesw盯esynthesizcdbyt

6、

7、Iecalcinationofamorphouscitricacidcomplexprecursors．Thememlaldecompositionbehavioroftheprecursor、vaSexaminedbymeansofthemograVime仃y(TG)．x—raydmactionVerifiedthecatalystmaterialswithobviouscharactcristicdiffhctionpeal(sandperl’ectcrystalIinephases．Inth

8、eexperimentofH202cataI”icdecomposition，tllecatal”icdecompositionactivityofLa08Sr02Mn03w船high卸dthatofLaC003rcachedthehighestamongtenkindsofperovskite—typeoxidecatalysts．Bymeasuringthecurveofsteady—statepolarizationaIldACimpedance，theeIec仃ochemicalactiVi

9、tyofcatalystwasinvestigated．111eresuItsshowedthatLa08Sr02Mn03exhIbitsthehi曲eStelecⅡDchemicalactivity锄ongallofthecatalysts．Itsuggested廿latthehigert

10、leactiVi妙ofH202catal”icdecompositionthehighertheelectrochemicaIactiVi哆withtheexceptionofL