钙钛矿la1-xsr_xmno_3的制备、改性及其催化性能研究

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1、分类号O69学校代码10590UDC540密级公开深圳大学硕士学位论文钙钛矿La1-xSrxMnO3的制备、改性及其催化性能研究学位申请人姓名王亚可专业名称应用化学学院（系、所）化学与环境工程学院指导教师姓名吕维忠教授摘要钙钛矿复合氧化物的化学通式一般写作ABO3，因其特殊的钙钛矿结构，表现出不同寻常的的物化性能。当氧化物中A位或B位离子被其他金属离子部分或者全部取代时，常出现阳离子空位和O阴离子空位，晶体的结构虽然不会随着A、B位的取代发生本质性的变化，但性能却得到了较大的改变。钙钛矿氧化物因其较为稳定的结构及良好的性能且能够按照成晶型机理制备得到成分单纯、晶型结

2、构稳定的复合材料，而得到了广泛的应用。石墨烯是一种厚度仅与单个碳原子相当的二维纳米材料，本身的褶皱使得其表现出极大的比表面积、良好的导电性及导热性能，是催化剂理想的载体。本论文采用超声辅助条件下溶胶-凝胶法制备钙钛矿La1-xSrxMnO3，探讨了水浴温度、pH值及金属盐与络合剂的比例等不同制备条件对产物形貌、粒径及性能等的影响并分析了不同锶掺杂量对钙钛矿氧化物形貌等的影响。我们利用水热法来制备了石墨烯/钙钛矿复合材料,对不同制备条件下产物进行XRD、SEM、TEM和FTIR等分析，并将复合材料应用于光电催化领域。钙钛矿La1-xSrxMnO3在光催化方面有较好的应

3、用前景。采用甲基橙、亚甲基蓝等模拟废水模型，以钙钛矿为催化剂催化降解甲基橙、亚甲基蓝等模型，分析了钙钛矿的光催化性能，探讨了降解机理及影响降解效果的因素。本文对锶掺杂量的不同、溶液浓度的不同以及石墨烯的掺杂对甲基橙、亚甲基蓝光催化降解效率的影响进行探究，结果表明：当锶的掺杂量是0.2时，对甲基橙催化效果最佳，石墨烯的掺杂能够提高对甲基橙的催化效率，且光催化效率随着甲基橙溶液的浓度增加而降低；钙钛矿对亚甲基蓝的催化效率较高，能达到70%以上，且掺杂石墨烯的钙钛矿复合物的光催化效率能达到90%。锶的掺杂能够显著提高催化活性，究其原因是锶的掺杂能够导致钙钛矿点缺陷以及氧缺

4、位的产生，使得活性氧的浓度增加，活性氧浓度的增加对催化剂光学性能的提高起到积极作用。钙钛矿La1-xSrxMnO3除了呈现出较良好的光化学性能外，在电催化方面也得到了广泛研究。将制备钙钛矿氧化物及石墨烯/钙钛矿复合材料应用于锂空气电池空气电极，组装锂空气电池，测试锂空气电池充放电比容量；结果表明：石墨烯/钙钛矿复合材料I（200mA/g电流密度下，首圈放电比容量达到7419mAh/g）与单纯以钙钛矿作为催化剂组装的锂空气电池充放电比容量（200mA/g电流密度下，首圈放电比容量达到3642mAh/g）相比有较大提升，深度放电下循环性能、恒容状态下循环性能均有所改善。

5、关键词：钙钛矿；溶胶凝胶法；石墨烯掺杂；光电催化IIAbstractPerovskiteoxides,withchemicalgeneralformulaofABO3,demonstrateavarietyofspecialphysicalandchemicalpropertiesbecauseofthespecialperovskitestructure.WhenionsintheAorBsitesarepartiallyorcompletelysubstitutedbyothermetalions,cationvacanciesandOanionvacancie

6、sgenerallyoccurintheperovskite.AlthoughthecrystalstructurehasremainedessentiallyunchangedalongwiththeA,Bsitesubstitution,theperformancecouldbechangedsignificantly.Perovskitematerialshaveacquiredextensiveapplicationbecauseofthestablestructure,excellentperformance,andeasysynthesisofhybri

7、dmaterialwithpurephaseandstablecrystalstructureaccordingtothecrystallizationmechanism.Grapheneisatwo-dimensionalnanomaterialwiththethicknessofasinglecarbonatom.Grapheneisanidealcarrierforcatalystbecauseofthelargespecificsurfaceareaandexcellentelectricity/thermalconductivitycontribute