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金属空气电池由于原料丰富,制作成本低,环境友好等优点而受到人们的关注。电池性能的好坏主要由空气阴极决定,所以空气阴极催化剂就会对电池性能起到重要作用。为改善传统碳材料氧气传递效率的问题,本文设计合成了三种多孔碳材料。以沥青为碳源,分别以纳米级的MgO,Fe2O3和Fe(OH)3为模板,成功得到了三种不同的多孔碳材料,PC1,PC2,PC3。采用氮吸附对多孔碳进行孔径分布和比表面积测试,得到了孔径分布曲线。采用XRD、SEM、TEM、XPS等对三种碳材料进行组成结构和形貌等表征,结果表明,材料为无定形结构且石墨化程度较低,有着明显的多孔结构。对三种多孔碳在碱性环境下进行电化学性能测试,分别得到制备的最佳工艺条件。将得到的三种多孔碳分别固载酞菁钴,得到催化剂。采用XRD、TEM、XPS等技术对催化剂结构、形貌及其元素组成进行表征,结果表明,催化剂为无定形结构,酞菁钴均匀分布在多孔碳材料表面,且催化剂的活性中心为酞菁环中的Co-N4。对三种催化剂进行电化学性能测试,得到最佳制备工艺条件为:多孔碳:酞菁钴=1:1(质量比),最佳活化温度为400℃。电化学测试结果为PcCo/PC1、PcCo/PC2和PcCo/PC3的起始还原电位分别为0.07 V、0.04 V和0.06 V(vs.Hg/HgO),通过K-L曲线计算可知转移电子数分别为3.78、3.65和3.72。对三种催化剂分别进行电化学稳定性测试,采用线性循环伏安扫描,循环伏安法和时间-电流法测试,发现制备的催化剂在碱性环境下具有良好的耐久性及电化学稳定性。将制备的催化剂应用到镁空气燃料电池中,对电池的性能进行测试。以PcCo/PC1为催化剂组装成电池,考察了防水透气层厚度对电池性能的影响,发现当厚度为0.1mm时电池峰功率达到87.9mW cm-2。更换不同载体PC2,PC3,SWCNT、MWCNT和C,固载酞菁钴,用作催化剂,组装成电池进行性能测试。研究表明PcCo/PC1、PcCo/PC2、PcCo/PC3作催化剂的电池峰功率密度分别达到87.9、86.7和82.8mW cm-2,分别恒电流密度50 mA cm-2条件下对电池寿命进行测试,发现放电时间超过6h,表现出良好的耐久性。