鈦氧化物載體催化劑的制備及空氣電極電化學性能的研究.pdf

1、空氣電極是空氣電池的主要組成部分，組成催化劑的類型決定了氧還原和析出反應的歷程。本論文以Ti4O7及TiO2納米管為載體，分別制備了負載過渡金屬氧化物催化劑，并以XRD、SEM對所制備催化劑的組成及形貌進行分析，然后將催化劑制成空氣電極，并測試其CV曲線、極化曲線、充放電循環(huán)特性等電化學性能，系統(tǒng)地研究了鈦氧化物空氣電極催化劑的制備及電極性能。
　　催化劑制備方法以浸漬法及沉淀法為主，分別制備了Co3O4/Ti4O7、Fe2O3/

2、Ti4O7、MnO2/Ti4O7催化劑。通過ICP分析、XRD及SEM表征發(fā)現(xiàn)兩種制備方法均得到負載型催化劑，其中沉淀法包覆效果明顯，但氧化物略有團聚，而浸漬法分散均勻。測試電化學性能發(fā)現(xiàn)，負載過渡金屬氧化物后電極極化增大，氧析出電位降低。Ti4O7負載Fe2O3和MnO2，降低了氧還原反應過電位，有利于氧的四電子還原過程。特別是MnO2/Ti4O7催化劑的氧還原峰起始電位正移到0.13V附近，且其氧還原反應的電流密度大于Fe2O3/T

3、i4O7和Ti4O7催化劑。以上幾種催化劑組裝成二次金屬氫化物-空氣電池測試發(fā)現(xiàn)，較小電流密度下，MnO2/Ti4O7催化劑電極放電電壓較高;較大電流密度下，Co3O4/Ti4O7催化劑占優(yōu)勢。
　　用水熱法合成TiO2納米管后，以浸漬法制備得到Co3O4/TiO2、MnO2/TiO2催化劑，金屬氧化物在TiO2表面的負載量約為Ti4O7的兩倍。兩種過渡金屬氧化物負載催化劑均具備氧還原-析出能力，Co3O4/TiO2催化劑電極的放