纳米尖晶石/钙钛矿型氧化物的制备及电催化性能研究

发布时间：2024-05-12 03:00

　　氧气还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)由于其缓慢的动力学过程,成为制约燃料电池和金属-空气电池发展的重要因素。为了提高氧还原反应速率,高效而又稳定的催化剂是必不可少的,目前对ORR性能最好的催化剂是贵金属铂(Pt),但是由于其价格昂贵、资源匮乏以及稳定性差等缺点限制了它的商业化应用。因此开发性能优异、稳定性好且资源丰富的非贵金属催化剂,成为当前的一个研究热点。尖晶石型或钙钛矿型氧化物由于其晶体结构的独特性、种类的多样性以及性能的优异性,有望成为新型的氧还原催化剂。本文通过快速凝固技术制备Al基前驱体合金,将前驱体合金在碱液中进行去合金化处理,随后在一定温度下退火,成功制备出比表面积高且具有优良催化性能的纳米结构尖晶石/钙钛矿型氧化物。首先,通过快速凝固技术制备Al95Mnn5二元前驱体合金,然后在一定浓度NaOH溶液中对Al95Mn5前驱体合金进行去合金化处理,并将腐蚀后产物在一定温度下退火,通过X射线衍射(XRD)、电子显微镜(SEM、TEM、HRTEM、STEM)以及X射线光电子能谱(XPS)等分析发现,获得了具有纳米片状结构的Mn2A104尖晶...

【文章页数】：244 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１臥氮为燃料、切氧为氧化剂的质子交换膜燃料电池（ＰＥＭＦＣ）装置示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?Ｐｒｏ化ｎ?Ｅｘｃｈａｎｇｅ?Ｍｅｍｂｒａｎｅ?Ｆｕｅｌ?Ｃｅｌｌ?（ＰＥＭＦＣ）??

ｔｉｗｗ，在便携式设备和汽车中拥有广泛的应用前景，被普遍认为是最有可能投入??到商业化应用中的绿色能源巧备，其反应装置如图１．２所示。电极反应式如下所??亦；??阳极反应；ＣＨ３ＯＨ?＋?Ｈ２Ｏ?—?Ｃ〇２?＋?６Ｈ＾?＋?６ｅ?。－４）??阴极反应；３／２〇２?＋?６ｌＴ?＋?....

图１．２直接甲醇燃料电池（ＤＭＦＣ）装置示意图??

＾?Ｉ?八?￣??Ｇａｓ?Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?Ｌａｙｅｒ?Ｃａｔａｌｙｓｔ?Ｃａｔａｌｙｓｔ?Ｇａｓ?Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?Ｌａｙｅｒ??Ｐｒｏｔｏｎ?Ｅｘｃｈａｎｇｅ?Ｍｅｍｂｒａｎｅ??图１．１臥氮为燃料、切氧为氧化剂的质子交换膜燃料电池（ＰＥＭＦＣ）装置示意图??Ｆｉｇ．?１....

图１．３锋－空气电池装置示意图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?Ｚｎ－ａｉｒｂａｔｔｅｉｙ??

反应效率的提高具有至关重要的作巧。氧气还原反应过程（反应式１－２、１－５、＾９）??是一个复杂的多电子反应过程，涉及到多个路径，产生多种中间产物。在酸性??电解质中的阴极反应为例，人们公认的有Ｈ种氧还原反应途径Ｐｑ，如图１．４所示；??ｉ）

图１．５商用Ｐｔ／Ｃ催化剂的透射电子盈微镜照片Ｐ６］??Ｆｉｇ．?１．５?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ?ＰｔＣ?ｃａｔａｌｙ巧口巧??

（１）贵金属Ｐｔ基催化剂。对于氧还原反应，贵金属Ｐｔ／Ｃ是目前发现的性能??最好的阴极催化剂，对氧气的还原具有优异的催化活性，已投入到商业化应用中，??商用Ｐｔ／Ｃ催化剂的透射电子显微镜照片如图１．５所示ＰＷ。然而由于贵金属Ｐｔ资??源稀缺、价格昂贵、稳定性较差Ｌ义及巧颗粒容易团....

本文编号：3970760