LaFeO3纳米粉体在碱性溶液中的电化学性能及其改性研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunjf2008
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钙钛矿型氧化物(ABO3)在碱性溶液中具有一定的电化学反应活性,其低成本、易活化和高放电容量(380-620mAh/g)的特性使其今后有可能应用于高能镍氢电池,但该氧化物的电化学反应动力学性能较差,且目前对其电化学储氢的行为和机理尚缺乏清晰和系统地认识。因此为了提高ABO3氧化物材料的动力学性能并深入理解其电化学储氢行为,本文采用软化学法制备了LaFe1-xMxO3(M=Co,Ni; x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)纳米晶粉体及其包覆样,使用X-射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见(Uv-vis)吸收光谱和透射电镜(TEM)等材料测试方法以及恒流充放电、线性极化和恒电位阶跃等电化学测试技术,研究了所制备样品的晶体结构、微观形貌、成分组成、吸收特性和电化学性能,同时对LaFe1-xNixO3(x=0-1.0)电极受紫外光激发前后的电化学行为进行了对比研究。研究结果表明:对LaFeO3粉体材料进行表面包覆CeO2和Pd并不改变其自身的正交钙钛矿型结构,且包覆物CeO2和Pd与LaFeO3有一定的键合作用;包覆CeO2和Pd后LaFeO3电极的放电容量大大提高,且随着包覆量的增加(0%3%),电极放电容量均表现为先增大后减小,当CeO2包覆量为2%、Pd包覆量为1%时电极的放电容量达到最大,分别为258mAh·g-1和306mAh·g-1;包覆CeO2和Pd可以很好的改善LaFeO3电极的表面电催化活性。对LaFeO3进行Co替代后,随替代量x的增大,LaFe1-xCoxO3(x=0-1.0)粉体主相的结构按正交结构(0.0≤x≤0.4)向菱面体结构(0.6≤x≤1.0)转变,分子体积减小,晶粒尺寸增大;电化学研究表明,随x的增大,LaFe1-xCoxO3(x=0-1.0)电极的放电容量先增大后减小,电极的电导率增大,交换电流密度和氢扩散系数减小,当x=0.4时,LaFe1-xCoxO3电极的综合电化学性能最佳,放电容量达到最大值(356.7mAh·g-1)。对LaFeO3进行Ni替代后,随Ni替代量x的增大,LaFe1-xNixO3的相结构由正交结构向菱面体结构转变,其分子体积和晶粒尺寸呈现减小的趋势。电化学研究结果表明,紫外光激发前,LaFe1-xNixO3电极的放电容量随x的增加而逐渐增大;光激发后,电极的放电容量和交换电流Io与未激发前相比显著提高,当x=0.4时其放电容量具有最大值483.1mAh·g-1,Io值由光激发前的3.5411.58(mA·g-1)大幅增加至激发后的8.3740.11(mA·g-1)。
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