稀土掺杂MnO2氧还原催化剂的制备
毕业论文关键词 二氧化锰 稀土掺杂 电催化
Title The preparation of rare earth doped MnO2 catalyst for oxygen reduction
Abstract In order to improve the efficiency of MnO2 catalysis for oxygen reduction ,a series of catalysts were prepared using five different methods .These include technologies of coprecipitation method ,pyrolysis method ,the solution method ， hydrothermal method ,and oxidation-reduction method ,which were used for the preparation of rare earth Ce doping modification of MnO2.In the production process ,by adding polymer polyaniline to electrode to improve the electrical conductivity of electrode .And the structure and performance of these catalysts were examined by X-ray diffraction(XRD),transmission electron microscope (TEM),and the cathode polarization curves .The study results indicate that the crystal structure of catalysis which were prepared under coprecipitation method and solution method is not obvious，and their discharge performance was poor .More optimal catalysts are rare earth element Ce doped beta MnO2 catalyst prepared under hydrothermal method and hybrid catalyst doped with rare earth element Ce and La prepared under pyrolysis method , they both have obvious morphology structure and high discharge current density.
Keywords manganese dioxide rare earth doped electric catalytic
目录
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。