SrxCo0.8Fe0.2O3钙钛矿材料的制备及其电化学性能研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:siyang2003
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钙钛矿材料由于其优异的电子传导性和稳定性而广泛应用于储能装置中。本论文以SrCo0.8Fe0.2O3为研究对象,研究了A位缺陷的引入对钙钛矿的结构和电化学性能的影响。具体研究内容如下:通过溶胶凝胶法制备了一系列SrxCo0.8Fe0.2O3-δ(x=0.9,0.95,1)钙钛矿催化剂,通过XRD、SEM、BET、TEM、XPS等手段表征了材料的结构和表面特性,通过电化学测试研究了其作为金属-空气电池催化剂的析氧(OER)性能。结果表明,随着A位缺陷的引入,钙钛矿的OER活性得到明显提升,其中,S0.95CF的OER活性最高,其过电位最低,并且质量活性为SCF的四倍。这可能归因于A位点缺陷引起了晶格膨胀,并增加了氧空位浓度。此外,计算了A位缺陷的引入导致的B位过渡金属离子eg占有率的变化,其中,S0.95CF的eg占有率最优,具有最好的OER活性。经过500次耐久性试验测试了材料的稳定性,发现所制备的钙钛矿材料的过电位均减小,表明SrxCo0.8Fe0.2O3-δ(x=0.9,0.95,1)钙钛矿具有增强的OER活性的活化过程。通过对500次测试后的样品的TEM分析发现,所有样品表面均生成了3-5nm厚的非晶层,表明材料发生了非晶化,这种活化过程有利于钙钛矿材料的OER性能的提高。这项工作表明在钙钛矿中引入A位缺陷可以作为调节钙钛矿材料OER活性的有效手段,同时,它为研究人员研究材料的表面非晶化提供了新的方向。在溶胶-凝胶法的基础上,以松木为模板制备了多级孔结构Srx Co0.8Fe0.2O3-δ(x=0.9,0.95,1)钙钛矿电催化剂,并通过电化学测试研究其氧析出性能。多级孔结构的引入,提高了钙钛矿催化剂的比表面积,进一步提升了催化剂的OER性能。具体来说,(与溶胶-凝胶法相比性能结构的提升)此外,针对模板法制备的多级孔结构钙钛矿,研究了其作为超级电容器的电极材料的电化学性能。结果表明,引入A位缺陷后,钙钛矿的比容量得到显著提升,其中S0.95CF的比容量最高。这可能归因于通过在钙钛矿中引入A位缺陷后,材料中的氧空位浓度得到提升,从而有利于其电化学性能的提升。
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