納米鈣鈦礦型氧電極催化劑的制備及性能研究.pdf

1、空氣電極是鋅．空氣電池的重要組成之一，影響空氣電極性能的主要因素是催化劑的氧化還原性能和空氣電極結(jié)構(gòu)。采用溶膠．凝膠法，有機(jī)溶劑和高能球磨等方法制備各種不同取代的納米鈣鈦石型氧化物催化劑ABO<,3>。 本文研究了溶膠凝膠制備工藝中pH值、水浴溫度、焙燒溫度對(duì)納米La<,1-x>Sr<,x>MnO<,3>晶體結(jié)構(gòu)影響。通過差熱—熱失重分析，確定了鈣鈦石型氧化物的焙燒溫度。最終確定催化劑最佳制備工藝為：金屬離子與檸檬酸的摩爾比為1

2、:2，初始溶液pH值為8，制備成溶膠，在70℃恒溫水浴中蒸發(fā)得到濕凝膠，80℃下干燥10 h得到干凝膠，最后在700℃焙燒5 h，得到催化劑樣品XRD分析表明，制備出的氧化物樣品特征衍射峰明顯，雜質(zhì)含量少。根據(jù)謝樂公式計(jì)算得出，制備出的氧化物粉料的粒徑約在17～25 nm。 通過分析空氣電極表面的傳質(zhì)過程，以La<,0.8>Sr<,0.2>MnO<,3>為催化劑，制作了多孔、疏水、透氣的空氣電極。在此基礎(chǔ)上，以Hg/HgO電極作

3、參比電極，鎳網(wǎng)為對(duì)電極，制作了半電池模型。確定制備空氣電極的最佳工藝條件為：催化劑載體選用真空900℃灼燒15 min的活性炭和乙炔黑，粘結(jié)劑選用質(zhì)量比為60％的聚四氟乙烯(PTFE)的水分散液。防水層采用北京有機(jī)薄膜研究所生產(chǎn)的有微孔的聚四氟乙烯薄膜，孔徑2μm，厚度0.2 mm。催化層中PTFE含量為總質(zhì)量的10％，催化劑含量為30％?？諝怆姌O的集流體選用鎳網(wǎng)，成型壓力為6 MPa。結(jié)果表明，在-0.5V(Vs Hg/HgO)掃描電

4、位下電流密度達(dá)到130.45 mA·cm<'-2>，表明此空氣電極具有較好的電極性能。制備出的電極放電電流密度達(dá)到了100 mA·cm<'-2>，放電時(shí)間為12 h。 本文還研究了有機(jī)溶劑和高能球磨方法制備鈣鈦石的制備工藝，確定了有機(jī)溶劑法的工藝條件為初始pH值5.0，攪拌時(shí)間1.5 h。研究了球磨時(shí)間對(duì)納米鈣鈦石的晶體結(jié)構(gòu)的影響，確定了最佳球磨時(shí)間為15 h，轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/min。同時(shí)研究了這兩種方法與溶膠凝膠法制備出的催化劑