非貴金屬雜化物的制備及其氧氣還原-析出催化性能.pdf

1、金屬-空氣電池以其理論能量密度高、放電電壓平穩(wěn)以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，已成為能量儲存與轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。作為二次金屬-空氣電池中兩個(gè)關(guān)鍵反應(yīng)——氧氣還原反應(yīng)(ORR)和氧氣析出反應(yīng)(OER)是動力學(xué)慢反應(yīng)，導(dǎo)致目前金屬-空氣電池性能難以滿足實(shí)際使用的要求。發(fā)展性能優(yōu)異、價(jià)格低廉的ORR/OER催化劑對推進(jìn)金屬-空氣電池的商業(yè)化進(jìn)程具有重要意義。
　　基于儲量豐富的過渡金屬的氧化物不僅制備簡單、成本低，而且具有優(yōu)良的氧氣還原和氧氣

2、析出催化性能，尤其是摻雜后的過渡金屬氧化物具有更優(yōu)越的物理化學(xué)性能，在電催化領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注。在本論文中，通過水熱法以及后續(xù)的熱處理，對過渡金屬氧化物Co3O4分別進(jìn)行了SnO2和Nb2O5摻雜，成功合成了Co3O4摻雜SnO2的介孔Co-Sn-O系列雜化物和Co3O4摻雜Nb2O5的大孔Co-Nb-O系列雜化物，通過XRD、XPS、SEM和N2吸附-脫附等對得到的雜化物進(jìn)行了表征，并且評價(jià)了它們的ORR和OER性能，表明兩個(gè)系列的雜化

3、物催化劑都表現(xiàn)出很好的OER和ORR催化性能。在Co-Sn-O系列雜化物催化劑中，OER性能隨著Co∶Sn比例的減少呈現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律，其中Co∶Sn=7∶3雜化物OER性能最好，其Tafel斜率為64.1 mV· dec-1，0.8 V時(shí)的電流密度為10.729 mA·cm-2，10 mA·cm-2時(shí)的電勢為0.796 V; ORR性能隨著Co∶Sn比例的減少呈現(xiàn)出逐漸下降的規(guī)律，故Co∶Sn=10∶0雜化物ORR性能最好，其T

4、afel斜率為66.7 mV· dec-1，半波電勢為-0.305 V，起始電壓為-0.062 V。在Co-Nb-O系列雜化物催化劑中，隨著Co∶Nb比例的減少，OER性能總體呈現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律，其中Co∶Nb=9∶1雜化物OER性能最好，其Tafel斜率為85.1 mV· dec-1，0.8V時(shí)的電流密度為7.862 mA· cm-2，10 mA·cm-2時(shí)的電勢為0.816 V;ORR性能隨著Co∶Nb比例的減少呈現(xiàn)出大致下降