B位替代鈣鈦礦型氧化物復(fù)合薄膜電極的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)的加劇，不可再生能源的告竭，環(huán)境污染問題的突出，世界各國(guó)人們迫切希望獲得一種儲(chǔ)量更大，可再生，無污染的清潔能源；其中氫能以儲(chǔ)量大，可再生，無污染成為各國(guó)研究者們研究的焦點(diǎn)之一。氫能的利用其實(shí)已經(jīng)有較長(zhǎng)一段時(shí)間了，但是氫能的儲(chǔ)存一直未能得到突破性的解決。近年來，傳統(tǒng)儲(chǔ)氫合金材料的儲(chǔ)氫能力已經(jīng)接近理論極限，于是人們將目光轉(zhuǎn)向了其他新型儲(chǔ)氫材料的研究，其中鈣鈦礦型氧化物(ABO3)以其較低的成本、較高的容量而具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。但

2、是，目前關(guān)于鈣鈦礦型氧化物作為儲(chǔ)氫材料的研究還處于探索階段，對(duì)鈣鈦礦型氧化物的儲(chǔ)氫和電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理仍然不明確，其電催化活性較差，電化學(xué)容量貢獻(xiàn)不確定。而金屬 Pd有良好的電催化活性和吸放氫性能；薄膜電極具有尺寸可控、易改性的特點(diǎn)。
　　所以本文首先使用磁控濺射法在Si(100)和Ni基底上制備了金屬Pd膜，使用XRD、SEM、CHI660E等研究了金屬 Pd膜的結(jié)構(gòu)、形貌、電化學(xué)性能，研究表明：金屬 Pd有良好的電催化活性，但也有

3、一定的電化學(xué)容量(約135mAh/g)；之后又研究了具有一定電催化活性的金屬Ni膜，研究結(jié)果表明：金屬Ni膜電化學(xué)容量很低，可以忽略。
　　采用磁控濺射法在Si(100)、Ni基底上制備了 LaMnO3薄膜。借鑒課題組前期有關(guān) ABO3薄膜制備的研究經(jīng)驗(yàn)，制備出了結(jié)構(gòu)、成分合理的 LaMnO3薄膜。探討了退火溫度、退火時(shí)間對(duì) LaMnO3薄膜相結(jié)構(gòu)、形貌、成分、電阻率等的影響。結(jié)果表明：退火條件為800℃/2h時(shí)其結(jié)構(gòu)合理、組織成

4、分較佳、電阻率最小(17.18kΩ·cm)。研究了表面覆Pd前后退火態(tài) LaMnO3薄膜電極的電化學(xué)性能，結(jié)果表明：表面未鍍 Pd時(shí)，退火態(tài) LaMnO3薄膜電極的放電容量很小(28mAh/g)。而表面覆Pd后 LaMnO3/Pd復(fù)合薄膜電極放電容量達(dá)到216.7mAh/g，扣除金屬Pd膜的貢獻(xiàn)后，LaMnO3薄膜電極的電化學(xué)容量可達(dá)333mAh/g；退火態(tài) LaMnO3單膜的交換電流密度 I0為110.4mA/g，而退火態(tài) LaMnO

5、3/Pd復(fù)合薄膜的 I0為318.4mA/g。
　　采用溶膠凝膠法、磁控濺射法在 LaAlO3(100)基底制備了不同厚度的LaMO3(M=Fe，Ni)薄膜，再于 LaMO3(M=Fe，Ni)薄膜表面沉積金屬Pd(Ni)膜，制備成LaMO3/Pd(Ni)(M=Fe，Ni)復(fù)合薄膜電極。研究結(jié)果表明：退火前后LaMO3(M=Fe，Ni)薄膜電極沒有放電平臺(tái)；退火態(tài) LaFeO3/Pd復(fù)合薄膜電極有較寬的放電平臺(tái)，復(fù)合薄膜電極的放電容

6、量也較高，約為170mAh/g；退火態(tài) LaNiO3/Pd復(fù)合薄膜電極也出現(xiàn)較寬的放電平臺(tái)，具有223mAh/g的電化學(xué)容量；扣除Pd膜電極貢獻(xiàn)的電化學(xué)容量后，常溫下氧化物 LaFeO3和LaNiO3薄膜電極的電化學(xué)容量分別可達(dá)到230mAh/g和393mAh/g。退火態(tài)LaMO3(M=Fe，Ni)薄膜電極和LaMO3/Pd(M=Fe，Ni)復(fù)合薄膜電極的交換電流密度相比有了很大程度的提高；LaMO3/Ni(M=Fe，Ni)復(fù)合薄膜電極