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空气电池钙钛矿型催化剂的制备及电催化特性的研究

欧阳鹏  
【摘要】:本论文简述了锌-空气电池及空气电极,介绍了金属-空气电池用催化剂特别是钙钛矿型复合氧化物催化剂的研究现状及进展,并对溶胶-凝胶制备法制备钙钛矿型复合氧化物作了简要的介绍。在对文献调研的情况下,最终选择用溶胶-凝胶法制备钙钛矿型复合氧化物。 本实验采用溶胶-凝胶法制备了La_(1-x)A′_xCoO_3,就La_(1-x)A′_xCoO_3粉体pH值、煅烧温度、保温时间、微波焙烧功率及焙烧时间对粉体的晶体结构、电导率的影响进行了初步的研究,用TG/DTA分析了升温过程中发生的反应,用X-射线检测了经不同工艺处理的样品的结晶状况,并用电化学工作站测试仪器研究了电催化特性。 差热/热重分析表明,La_(1-x)Ca_xCoO_3粉体400℃至600℃之间发生了明显的反应,600℃左右结晶已基本完成;La_(1-x)Sr_xCoO_3粉体在435℃--867℃之间为有机功能团分解伴随着非晶态脱水向结晶状态转变。 凝胶200℃焙烧后所得粉体的X射线表明,La_(1-x)Ca_xCoO_3粉体以金属氧化物和金属单质的形式存在,还没有形成钙钛矿结构相;La_(1-x)Sr_xCoO_3粉体主要以金属氧化物的形式存在,也没有形成钙钛矿结构相。 La_(1-x)Sr_xCoO_3粉体高温焙烧形成了较稳定的钙钛矿型复合氧化物。微波焙烧的快速加热过程中,由于传质时间太短,以至于部分反应产物还未充分转变为热力学稳定的相结构。其焙烧过程的结晶相更为复杂,出现了一些中间相。 pH值对La_(1-x)Ca_xCoO_3粉体晶体结构的影响不很明显;La_(1-x)Sr_xCoO_3微波焙烧9分钟样品结晶相主要是La_2CoO_4相,其催化特性最好;La_(1-x)Ca_xCoO_3粉体微波焙烧时间越长,粉体的结晶越好,出现的杂相越少,焙烧9分钟样品的催化特性最好;La_(1-x)A′_xCoO_3粉体高温焙烧温度越高,粉体的结晶越完全,电导率越大,800℃煅烧样品的催化特性最好;微波烧结样品的催化特性比电炉煅烧的稍好。测试结果表明,钙钛矿型复合氧化物La_(1-x)Sr_xCoO_3的催化特性比La_(1-x)Ca_xCoO_3的催化特性要好。


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