B位替代鈣鈦礦型氧化物復合薄膜電極的制備及其電化學性能研究.pdf

1、隨著能源危機的加劇，不可再生能源的告竭，環(huán)境污染問題的突出，世界各國人們迫切希望獲得一種儲量更大，可再生，無污染的清潔能源；其中氫能以儲量大，可再生，無污染成為各國研究者們研究的焦點之一。氫能的利用其實已經有較長一段時間了，但是氫能的儲存一直未能得到突破性的解決。近年來，傳統(tǒng)儲氫合金材料的儲氫能力已經接近理論極限，于是人們將目光轉向了其他新型儲氫材料的研究，其中鈣鈦礦型氧化物(ABO3)以其較低的成本、較高的容量而具有潛在的應用價值。但

2、是，目前關于鈣鈦礦型氧化物作為儲氫材料的研究還處于探索階段，對鈣鈦礦型氧化物的儲氫和電化學反應機理仍然不明確，其電催化活性較差，電化學容量貢獻不確定。而金屬 Pd有良好的電催化活性和吸放氫性能；薄膜電極具有尺寸可控、易改性的特點。
　　所以本文首先使用磁控濺射法在Si(100)和Ni基底上制備了金屬Pd膜，使用XRD、SEM、CHI660E等研究了金屬 Pd膜的結構、形貌、電化學性能，研究表明：金屬 Pd有良好的電催化活性，但也有

3、一定的電化學容量(約135mAh/g)；之后又研究了具有一定電催化活性的金屬Ni膜，研究結果表明：金屬Ni膜電化學容量很低，可以忽略。
　　采用磁控濺射法在Si(100)、Ni基底上制備了 LaMnO3薄膜。借鑒課題組前期有關 ABO3薄膜制備的研究經驗，制備出了結構、成分合理的 LaMnO3薄膜。探討了退火溫度、退火時間對 LaMnO3薄膜相結構、形貌、成分、電阻率等的影響。結果表明：退火條件為800℃/2h時其結構合理、組織成

4、分較佳、電阻率最小(17.18kΩ·cm)。研究了表面覆Pd前后退火態(tài) LaMnO3薄膜電極的電化學性能，結果表明：表面未鍍 Pd時，退火態(tài) LaMnO3薄膜電極的放電容量很小(28mAh/g)。而表面覆Pd后 LaMnO3/Pd復合薄膜電極放電容量達到216.7mAh/g，扣除金屬Pd膜的貢獻后，LaMnO3薄膜電極的電化學容量可達333mAh/g；退火態(tài) LaMnO3單膜的交換電流密度 I0為110.4mA/g，而退火態(tài) LaMnO

5、3/Pd復合薄膜的 I0為318.4mA/g。
　　采用溶膠凝膠法、磁控濺射法在 LaAlO3(100)基底制備了不同厚度的LaMO3(M=Fe，Ni)薄膜，再于 LaMO3(M=Fe，Ni)薄膜表面沉積金屬Pd(Ni)膜，制備成LaMO3/Pd(Ni)(M=Fe，Ni)復合薄膜電極。研究結果表明：退火前后LaMO3(M=Fe，Ni)薄膜電極沒有放電平臺；退火態(tài) LaFeO3/Pd復合薄膜電極有較寬的放電平臺，復合薄膜電極的放電容

6、量也較高，約為170mAh/g；退火態(tài) LaNiO3/Pd復合薄膜電極也出現(xiàn)較寬的放電平臺，具有223mAh/g的電化學容量；扣除Pd膜電極貢獻的電化學容量后，常溫下氧化物 LaFeO3和LaNiO3薄膜電極的電化學容量分別可達到230mAh/g和393mAh/g。退火態(tài)LaMO3(M=Fe，Ni)薄膜電極和LaMO3/Pd(M=Fe，Ni)復合薄膜電極的交換電流密度相比有了很大程度的提高；LaMO3/Ni(M=Fe，Ni)復合薄膜電極