Pd/Fe3O4/C复合空气阴极催化剂的制备及其性能研究

作     者：张传明 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：顾大明

授予年度：2013年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：锂空气电池 催化剂 石墨烯 Pt/rGO催化剂 

摘      要：近几年锂空气电池引起了极大的关注，由于其具有超高的比能量为3622Whkg(假设使用有机电解质且O在阴极还原为LiO)，且对环境更加友好，价格低廉，具有广阔的应用潜力，有望成为新一代的二次电池。本文中主要使用LiPF/EC+DEC做电解液，合成的催化剂主要有以下几种：①FeO/石墨催化剂;②高分散Pd/C催化剂;③高分散Pd/FeO/C催化剂;④石墨烯催化剂;⑤Pt/rGO催化剂。 合成FeO纳米粒子的方法主要有化学共沉淀法和水热法，合成高分散Pd/C和Pd/FeO/C催化剂的方法为微波乙二醇还原法，合成石墨烯催化剂方法为改进的hummers法，合成Pt/rGO催化剂的方法为微波乙二醇还原法。 使用化学共沉淀法和水热法合成的FeO纳米粒子粒径分别为4.15nm、4.03nm，通过SEM可以看出用水热法合成的FeO纳米粒子分布更均匀、粒径更小。但是通过充放电测试，发现将FeO加到石墨中做复合催化剂时充放电性能并没有随着FeO的加入量而呈现出一定的规律性。 使用微波乙二醇还原法合成高分散Pd/C和Pd/FeO/C催化剂粒径分别为3.992nm、4.062nm;使用Pd/C催化剂电池首次放电平台在2.2V，放电比容量为1500mAhg，首次充电平台在3.3V，充电比容量为3250mAhg。使用Pd/FeO/C催化剂电池首次放电平台在2.8V，放电比容量为3500mAhg，首次充电平台在4.1V，充电比容量为671mAhg。 使用改进的hummers法合成的石墨烯催化剂通过SEM和TEM观察到具有非常明显的层状结构。通过微波乙二醇还原法合成的Pt/rGO催化剂的粒径为0.288nm，通过SEM和TEM观察到该催化剂的层状结构非常明显，Pt可以成功的负载在石墨烯上面，但不是特别均匀。使用石墨烯催化剂时电池首次放电平台在2.3V，放电比容量为2000mAh·g，首次充电平台在4.0V，充电比容量为1340mAh·g。使用Pt/rGO做催化剂时电池首次放电比容量为8050mAh·g，放电平台在2.5V，没有充电平台，充电比容量仅有40mAh·g。