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作为最高效利用氢能等清洁能源的燃料电池,由于能量转换效率高、对环境污染小等优点得到了广泛的研究。由于燃料电池主要涉及到的氢氧化反应(HOR)和氧还原反应(ORR)动力学过程较慢,常常采用铂作为催化剂,由于氧还原反应过程比氢氧化过程更慢,需要更多的铂催化剂。铂的储量少、价格高,不能满足燃料电池大规模应用的需要。过渡金属氧化物以及过渡金属碳化物由于具有良好的氧还原反应活性而受到广泛的研究,其中金属锰和铁等元素由于价态多、原料廉价易得等因素,极有可能成为铂基催化剂的替代物。但是,由于其材料本身的导电性差、活性位点少,导致了其本身的催化氧还原反应性能比铂差,因此这类材料的重点在于提高其催化剂活性。本论文的内容在于通过调节金属氧化物的尺寸及形貌、掺杂稀土元素改性和增加金属碳化合物活性位点等方法,控制合成尖晶石型MnCo2O4、镧掺杂钙钛矿型CaMnO3和纳米纤维Fe3C/C材料,并研究它们的电催化氧还原性能。论文首先采用溶剂热法合成锰钴碳酸盐前驱体,煅烧之后得到多孔尖晶石型MnCo2O4。通过在合成过程中添加不同含量的醋酸铵,可以得到尺寸减小及形貌改变的多孔尖晶石MnCo2O4。其中最优的MCO-10催化剂表现出最正的初始还原电位-0.15 V,最大的极限电流密度5.0 mA cm-2(-0.7 V),其极限电流密度与Pt/C催化剂5.2 mA cm-2相当。论文接着采用海藻酸钙纤维为前驱物,通过离子交换法,得到了钙钛矿型CaMnO3和一系列的镧掺杂钙钛矿型CaMnO3。镧元素的掺杂,使CaMnO3晶粒变小以及比表面积增加。其中最优的10%LCMO表现出最正的半波电位-0.28 V,最大的极限电流密度5.37 mA cm-2(-0.7 V)。论文最后采用普鲁士蓝和PAN作为前驱物,采用静电纺丝法,煅烧之后得到了纳米纤维状的Fe3C/C化合物。由于纤维结构可以提供更大的比表面积和孔隙率,非常有利于增加活性位点和加速质量传输过程。其中最优的Fe3C/C-900材料表现出最正的半波电位-0.224 V和最大的极限电流密度5.01 mA cm-2(-0.9 V)。