Pd-LaNiO3復(fù)合薄膜電極材料在堿性溶液中的電化學(xué)行為研究.pdf

1、ABO3鈣鈦礦型氧化物因具有低成本和高容量而存在巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。但是這類氧化物的電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能較差，目前對(duì)ABO3氧化物作為儲(chǔ)氫材料的研究仍然處于起步階段，對(duì)ABO3氧化物儲(chǔ)氫和電化學(xué)反應(yīng)的研究仍存在許多關(guān)鍵而尚未解決的問題:在堿性水溶液中的儲(chǔ)氫及電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理不明確，電化學(xué)催化活性較差，電化學(xué)容量貢獻(xiàn)不明。金屬Pd不僅在水溶液電解質(zhì)中對(duì)氫的電化學(xué)析出具有優(yōu)良的電催化活性，同時(shí)也具有良好的吸放氫性能。薄膜具有電極比表面積大、電

2、極幾何尺寸和電極結(jié)構(gòu)可控同時(shí)具有薄膜表面改性便易等特點(diǎn)。因此為了提高ABO3氧化物材料的動(dòng)力學(xué)性能并深入理解其電化學(xué)儲(chǔ)氫行為，本文通過制作氧化物薄膜電極和對(duì)氧化物表面鍍Pd改性以研究ABO3氧化物在堿性水溶液中的電化學(xué)行為，提高其電催化活性。
　　本文采用射頻磁控濺射裝置分別在Si(111)和Ni襯底上制備金屬Pd膜、LaNiO3薄膜、以及Pd/LaNiO3復(fù)合薄膜，制備出結(jié)構(gòu)、形貌、電阻率可控的LaNiO3薄膜，之后在LaNiO

3、3薄膜表面鍍Pd制成Pd/LaNiO3復(fù)合薄膜，改善LaNiO3薄膜電極在堿性水溶液中的電化學(xué)活性。利用XRD、SEM、EDS能譜、四元探針和電化學(xué)方法系統(tǒng)研究了退火處理和表面覆Pd對(duì)Pd/LaNiO3復(fù)合薄膜電極的相組織結(jié)構(gòu)、表面形貌、電阻率以及電化學(xué)儲(chǔ)氫行為的影響。結(jié)果表明，700℃退火1h后，LaNiO3薄膜具有結(jié)晶度較佳的鈣鈦礦型菱方結(jié)構(gòu)組織和最小的電阻率(0.79mΩ·cm)，退火溫度高于800℃后，LaNiO3菱方型結(jié)構(gòu)組織

4、開始分解，電阻率增加。LaNiO3薄膜在空氣中退火后氧元素含量明顯增加。通過測試Pd膜電極、LaNiO3薄膜電極和Pd/LaNiO3復(fù)合薄膜電極在堿性水溶液中的充放電曲線、循環(huán)容量曲線以及線性極化曲線，研究了退火處理以及鍍Pd對(duì)LaNiO3薄膜電極的電化學(xué)行為影響以及單Pd膜的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，單層Pd膜電極在堿性溶液中有一定的電化學(xué)儲(chǔ)氫容量(100-130mAh/g)。退火態(tài)LaNiO3薄膜電極的電化學(xué)容量很低，沒有放電平臺(tái)。而退

5、火態(tài)Pd/LaNiO3復(fù)合薄膜電極出現(xiàn)較寬的放電平臺(tái)，具有200mAh/g的電化學(xué)容量，扣除Pd膜電極的電化學(xué)容量后，常溫下氧化物L(fēng)aNiO3電極的容量最高可到401.8mAh/g，充放電平臺(tái)分別為-0.85V和-0.81V。退火態(tài)LaNiO3薄膜電極和退火態(tài)Pd/LaNiO3復(fù)合薄膜電極的交換電流密度分別為I0=3.17mA/g和I0=654.7mA/g。鍍Pd能極大改善和提高Pd/LaNiO3復(fù)合膜電極的電催化活性和電化學(xué)放電容量。