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金属表面修饰La1-xSrx Co1-yFeyO3-δ（LSCF）钙钛矿可对其进行改性以应用于中温固体氧化物燃料电池（IT-SOFC）阴极。改性过程中金属以离子形式对LSCF钙钛矿ABO3晶格结构中B位Co3+/Fe3+离子的部分替换至关重要。但因IT-SOFC阴极氧还原反应复杂多步,对其具体改性机理的研究困难重重。本文理论结合实验系统的研究了晶格的B位离子替换对LSCF阴极应用的两个关键因素:三相界（表面氧空位）及B位离子氧还原催化活性的改性作用。为提高替换程度进而提高其阴极性能,采用溶胶凝胶法于LSCF合成过程中对其晶格B位Fe3+直接进行替换。主要研究内容如下:1、对La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ（LSCF08）多孔骨架进行Ni浸渍,通过控制烧结温度制备LSCF08-Ni（IMP）400?C以及LSCF08-Ni（IMP）800?C复合阴极。采用XRD、T GA结合TPR等手段证实了LSCF08（IMP）800?C中B位替换的产生及其对材料物化性能的影响。2、开展基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算,于原子尺度探讨了La0.5Sr0.5Co0.75Fe0.25O3以及Ni、Pd B位替换的La0.5Sr0.5Co0.75Fe0.125M0.125O3（M=Ni,Pd）体系中氧空位形成以及电子重新分布等情况。3、采用柠檬酸络合溶胶-凝胶法（AC）,按照精确化学计量比,制备对晶格B位Fe3+直接替换的LSCF-M（M=Ni,Pd,Pt,Rh,Au,Cu）系列粉体。采用XRD、XPS、TGA、TPR、BET对LSCF组分,烧结温度及替换金属种类等可能的影响因素进行系统的研究。4、为提高B位替换程度,增强改性效果,采用EDTA-柠檬酸双络合溶胶-凝胶法（E DTA-AC）制备了LSCF08、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.77Ni0.03O3-δ（LSCF08-Ni）以及La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.77Pd0.03O3-δ（LSCF08-Pd）阴极,并采用XRD、TGA、TPR、TPD、FTIR等测试手段对Ni,Pd替换的改性机理进行了系统研究。研究得到以下结果:1、Ni浸渍LSCF08过程中发生了B位替换且其对材料氧空位形成及晶格B位离子氧化还原过程均产生促进作用。DFT理论研究结果与实验结果一致:La0.5Sr0.5Co0.75Fe0.125M0.125O3–δ（M=Ni,Pd）替换体系中氧空位形成能与替换前La0.5Sr0.5Co0.75Fe0.25O3–δ体系中相比明显降低,氧空位生成受到促进。以上结果证实了B位直接替换改性LSCF阴极的可行性。2、溶胶-凝胶法实现了对LSCF晶格B位Fe3+的直接替换且未破坏其ABO3型晶体结构;所制备粉体的氧空位形成及B位离子氧化还原能力与浸渍法制备粉体相比均有所提高,且其性能与LSCF组分及烧结温度等密切相关:LSCF08仍为理想的替换主体;800?C为适宜的烧结温度;不同种类金属在改性过程中作用机理体现出差异性。3、EDTA-AC双络合法所制备样品的氧空位生成以及B位离子氧化还原能力与AC单络合法相比进一步提高,其电化学性能更为优异。650?C、700?C、750?C时LSCF08-Pd（EDTA-AC）极化阻抗分别为3.8Ωcm2、1.6Ωcm2、0.8Ωcm2,低于同温度下LSCF08-Pd（AC）极化阻抗的1/2,证实EDTA-AC法可以用来合成高活性的B位替换的LSCF-M系列阴极材料。本论文由理论及实验两方面验证了晶格B位替换在金属改性LSCF阴极中的关键作用;系统研究了溶胶-凝胶法直接对LSCF进行B位替换改性的可能性,以期为深入理解LSCF阴极金属改性机理,设计高效的LSCF阴极材料提供理论及实验依据。