2。5 旋转圆盘电极（RDE） 。 8 

2。5。1  旋转圆盘电极简介  8 

2。5。2 工作电极的预处理 。 9 

2。5。3 催化剂分散液的制备 。。 9 

2。5。4 工作电极的催化剂修饰  9 

2。5。5 旋转圆盘测试 。。 9 

2。6 X 射线衍射分析（XRD） 。 10 

2。6。1 XRD 简介  10 

2。6。2 操作步骤 。。 10 

2。7 扫描电镜(SEM)  10 

3 实验结果与讨论 。 11 

3。1 X 射线衍射分析 。。 11 

3。1。1 乙二胺四乙酸-柠檬酸溶胶凝胶法 。。 11 

3。1。2 共沉淀法 。。 13 

3。2 扫描电镜 。。 14 

3。2。1 乙二胺四乙酸-柠檬酸溶胶凝胶法  14 

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3。2。2 共沉淀法  15 

3。3 循环伏安测试 。 16 

3。3。1 乙二胺四乙酸-柠檬酸溶胶凝胶法 。。 16 

3。3。2 共沉淀法 。。 18 

3。4 旋转圆盘电极 。 19 

3。4。1 LSV 曲线  19 

3。4。2 转移电子数 。 22 

结  论 。。 22 

致  谢 。。 24 

参考文献  25 

1 引言

1。1 课题研究背景

日益严峻的能源危机与生态污染问题促使人们开发环境负荷低的能源高效利用技术，以 减少当今社会对传统化石燃料的依赖。金属-空气电池、燃料电池技术应运而生。它们具有环 保、比能量高的明显优势，实际应用发展潜力巨大[1-4]。论文网

氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction，ORR)几乎是所有燃料电池阴极反应的首选。燃 料电池中，空气电极即阴极负载的催化剂对性能有着关键性影响[5-7]。碱性介质中阴极发生的 氧还原反应过程涉及到多电子的转移，大多数研究认为电子转移分为两种途径，直接 4 电子

过程和间接 2 电子过程。在 4 电子途径中，氧气分子吸附在催化剂表面，直接与电子反应还 原成 OH− (式 1。1)；而 2 电子途径则效率较低，首先是氧气分子吸附在催化剂表面与电子反 应还原成 HO2− (式 1。2)，生成的 HO2−再与电子结合发生歧化反应被还原(式 1。3 和 1。4)。实 际情况下电极表面的氧还原催化反应较为复杂，一般是两种过程的综合，反应动力学比较慢。 除此之外，过电势比较大、电势损失严重等问题也尤为突出。为了降低氧还原反应的活化能 和过电位，减小电极上的电化学极化，加快动力学过程，高效的氧还原催化剂是必不可少的。 目前为止，催化电池阴极氧还原过程的催化剂主要有：贵金属及其合金(以铂及铂基合金为代 表)、金属螯合物及金属氧化物等，只有少量的无金属催化剂表现出接近 Pt、Ag 的性能。

贵金属催化剂催化性能最为出众[7]，然而存在资源稀缺、成本高昂以及稳定性欠佳等问 题，这限制了它的产业化生产和应用[8-9]。金属螯合物催化性能优良，然而它具有品种少，制 备工艺繁复而且制备工艺条件对其催化活性影响较大[10]，限制了该催化剂的实际应用。过渡 金属氧化物（如简单氧化物[11]、尖晶石型氧化物[12] 、烧绿石型氧化物[13]以及钙钛矿型氧化 物[8]）具有催化活性相对较高、成本低、制备简单等优点，受到广泛关注[14-18]。锰氧化物价 格低廉、制备简单、晶体结构良好；但是，催化氧还原过程时时，形成的催化活性中心少， 催化效果不理想。烧绿石型氧化物分子表达式为 A2B2O7，它在强碱溶液中不稳定，会溶解[19]。 因此，固体氧化物燃料电池中使用的钙钛矿型氧电极催化剂具备成本低、耐腐蚀、碱性溶液