钙钛矿催化剂的改性与性能研究

！！塑丝丝塑丝！！！！生蔓！！塑！！！！查钙钛矿催化剂的改性与性能研究。

朱志杰，，唐有根１，宋永江２，罗继２

（１．中南大学化学化工学院电源及其材料研究所，湖南长沙４ｌ００８３

２．丰日电气集团股份有限公司，湖南长沙４１０３３１）

摘要：在溶胶凝胶法的基础上．通过添加不同量的活性炭到凝胶当中的方法，制备了纳来级的钙钛矿催化荆，采用了ｘＲＤ、ＴＥＭ对催化剂进行了表征，用此催化荆制作了赋功能氧电极，用Ｔａｆｅｌ曲线进行了分析。对氧电极克放电性能进行了测试，并与未添加活性炭进行改性的催化荆进行了对比．结果表明，添加了活性炭的催化荆其粒径都较小，且各项电化学性能都好于未添加活性炭的催化剂，其中按物质的量比金属离子ｚ活性碳为２ｔ３制备的催化荆Ｂ晶体粒径最小?极化电流密度最大。克放电性能最佳。

关键词：双功能氧电极：钙钛矿；电催化；极化曲线

中图分类号：ＴＭ９１１．１１文献标识码：Ａ文章编号：１００１—９７３１１２００７）１１－１８３４—０３

１引言

随着能源问题日益加剧，全球变暖趋势更加突出，解决能源同题和环境问题显得尤其迫切了．因此ｔ替代传统化石能源的各项研究在国内外正加紧展开ｔ各种环保电源尤其是燃料电池近年来成了研究的热点．但燃料电池氧电极催化荆制约了燃料电池的发展，Ｈｙｕｎ．ＪｏｎｇＫｉｍ等０３研究了直接甲醇燃料电池的催化剂ＰｔＲｕ／ｃ＿Ａ“Ｔｉｏ：。结果发现ＰｔＲｕ／Ｃ＿Ａｕ／Ｔｉｏ：比单纯的ＰｔＲｕ／ｃ的催化效果要好。ｖ．Ｂａ９１ｉｏ等…研究了在低温Ｐｔ＿Ｆｅ催化剂对直接甲酵燃料电池氧还原性能的研究，结果发现Ｐｔ＿Ｆｅ比Ｐｔ—ｃ在低温下单体电池比能量有所提高。

目前。直接甲醇燃料电池大都采用贵金属催化剂作为电催化剂，由于贵金属价格昂贵．使得研究成本大幅提高．因此寻找替代贵金属催化剂的研究也日益成为科研专家的关注焦点．Ｏ．Ｈａａｓ等嘲用ｘ射线吸收和Ｘ射线衍射研究了钙钛矿催化剂，结果表明ｘ射线吸收和ｘ射线衍射能有效的跟踪钙钛矿催化剂在电池反应中的电子结构的改变。韩红涛等Ｄ１采用苹果酸作为前驱体，而Ａ．Ｋａｈｏｕｌａ【‘３等采用柠檬酸作为前驱体制备了钙钛矿类催化剂Ｌａ－一：Ｃａ：ＣｏＯ；对氧反应的影响，结果都发现Ｌａｌ一；ｃ虬ＣｏＯ，当ｚ兰Ｏ．４时，即Ｌａｏ。ｃ虬．ｃｏｏ｜具备最佳的催化效果．唐志远等口１对钙钛矿型双功能氧电极催化剂的研究进展作了综述，

目前的研究太都集中在元素的掺杂和络合剂的选择上‘ｓ～ｗ，由于凝胶的均匀性，掺杂元素不会出现单一元素的富集而影响催化剂的效果．在凝胶中加＾活性炭让其在煅烧过程中缓慢氧化充当造孔剂的报道还很少，因此本文对此作了研究．

２实验

２．１钙钛矿的制备

采用无定型前驱体，苹果酸为络合剂，按化学计量比称取Ｌａ（Ｎ０３）３?６Ｈ２０，Ｃａ（Ｎｏ，）２?４Ｈ２０，ｃｏ（Ｎ０３）：?６Ｈ。Ｏ（本文所用药品未特别说明的全部为分析纯），按金属离子?苹果酸为２?３称取苹果酸，在２５０ｍｌ烧杯中用去离子水配成溶液，用分析纯２５％～２８％氨水调节ｐＨ值至３～４，在７０℃恒温水浴箱中旋转蒸发ｎ““．待溶液形成咖啡色透明胶体时，分别按物质的量比（活性炭?金属离子）为１ｔｌ、３ｔ２、２?１加人活性炭．进一步蒸发至稠状凝胶后移人到研钵中以１１０℃在恒温干燥箱中干燥，经研磨成细粉后移人到坩埚中，在马福炉中以６００℃恒温煅烧２ｈ，升温速度为８℃／ｍｉｎ．再次研磨成细粉即为备用的催化剂，分别记为Ａ、Ｂ、Ｃ．

２．２空气电极的制备

空气电极分为３层：扩散层、导电骨架、催化层，其中扩散层的制作参照文献［１２］，按无水Ｎａ２Ｓｏ‘?Ｐｎ、Ｅ?乙炔黑质量比为１?１ｔ１称量上述药品，其中Ｐｎ砸为６０％原液，乙炔黑为工业级，无水乙醇分散后在６０～７０℃热辊压机上辊压成１ｍｍ薄片，待薄片成纤维状即停止辊压．后在去离子水中浸泡２４ｈ备用（中间更换去离子水４～６次）．催化层按质量比，碳材料，催化剂?ＰＨ吧为１３ｔ１?６称量，按照扩散层相同的制作方法制成催化层，后把扩散层、导电骨架、催化层叠好放在油压机上以１５ＭＰａ的压力冷压１Ｔ１１ｉｎ，即为空气电极．

２．３锌电极的制备

用掺有缓蚀剂的锌粉，５％的聚乙烯醇，饱和ｚｎＯ的７ｍｏＩ／ＬＫＯＨ溶液．按一定比例配成锌膏，涂抹在导电骨架镍网上，在真空干燥箱中干燥２ｈ备用．

２．４ＸＲＤ分析

采用日本理学生产的Ｘ射线衍射仪对产物进行

?基金琉目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目（ｚ００１ＡＡ５０１４３３）

收到初稿日期：２００７?０｝２０收到修改稿日期：２００７－０７－ｌＯ通讯作者：唐有根作者简介：朱志杰（１９７６一）。江西南昌人。在读硕士．从事先进电池和新能源材料研究．

　万方数据