稀土掺杂MnO2氧还原催化剂的制备

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毕业论文

1引言1

1.1空气电极的结构特征.2

1.2空气电极的反应机理.3

1.3各类阴极催化剂研究进展.4

1.3.1贵金属催化剂.4

1.3.2钙钛矿型催化剂.6

1.3.3金属螯合物.7

1.3.4锰氧化物.8

1.4论文研究的目的和内容10

1.4.1研究的意义和目的10

2实验部分.11

2.1试剂与仪器11

2.2阴极催化剂的制备12

2.2.1共沉淀法合成含稀土元素La和Co的混合催化剂12

2.2.2水溶液法制备纳米γ-MnO2催化剂.13

2.2.3热解法制备掺杂Ce和La的MnO2催化剂13

2.2.4水热法合成α-MnO2纳米线.13

2.2.5氧化还原法合成炭基二氧化锰(MnO2/C)催化剂.13

2.2.6水热法合成掺杂稀土元素Ce的β-MnO2催化剂14

2.3催化剂的表征14

2.4聚苯胺的制备14

2.5空气电极的制备及测试条件15

2.5.1空气电极的制备15

2.5.2电极的测试条件16

3结果与讨论.17

3.1催化剂的XRD图17

3.2催化剂的TEM图20

3.3电极的极化曲线22

结论.26

致谢.27

参考文献.28

1 引言我们知道，能源直接影响着每个国家的经济发展，能源安全是一个国家各方面发展和提高国民生活水平的前提。目前，世界上大多数的能源是化石能源，由于化石能源的储量有限，随着人们的大量开采，化石能源的供应越来越紧张。另外，化石能源排放的其它物质也给环境带来了大量的污染，特别是化石能源带来大量的 CO2，CO2是大气温度升高的主要的元凶。因此，世界各国都在加紧探索能够可持续发展的新能源技术。作为我们日常生活必不可少的电池，我们常用的化学电池含有大量的重金属，以及废酸和废碱，给环境带来了大量的污染。金属空气电池是一种转化效率高、污染小、可持续的绿色电池。金属空气电池采用空气中的氧作为正极的氧化物质，采用我们常用的金属铝(或锌)作为负极还原物质。由于空气中取之不尽的氧几乎没有成本，可以源源不断的为负极金属铝(或锌)反应提供氧化剂，而负极是我们日常中常见的铝，成本低廉、性能稳定、无污染、无废气。综上，金属空气电池具有其它电池无法相比的性价比，是替代传统化学电池的理想换代产品。由于活性太高的金属碰到空气就会被氧化，活性太低的金属无法与氧气反应，因此，活性处于中间的铝和锌是制造金属空气电池的理想材料。铝和锌在催化剂的作用下能够快速稳定的和空气中的氧反应，并在两极形成电势。长期以来，二氧化锰（MnO2）由于具有较多的活性中心一直受到大家的关注，是非贵金属氧化还原反应常用的催化剂。电催化过程的实质就是二氧化锰表面离子（活性中心）的氧化和还原，因此催化剂活性中心的活性和数量是电催化反应性能的重要因数。