高温固相合成钙钛矿型氧化物LaFe1-xMxO3(M=Ni,Cr;x=0~1.0)的微观组织和储氢性能研究

摘要

钙钛矿氧化物具有特殊的晶体结构，经掺杂后可形成阴离子缺陷和混合价态的B位离子及空位，从而使该材料的物理化学性能呈现出丰富的多样性，是一类性能优异的新型功能材料。近年来，发现钙钛矿氧化物LaFeO3具有良好的活化性能和一定的电化学容量，使其成为一种越来越受关注的新型电极材料。但是，其具有较低的本征电导率，限制了其电化学性能。研究表明，对钙钛矿氧化物LaFeO3进行B位掺杂Ni，可以明显改善其导电性能。
　　 用固相反应法制备出钙钛矿氧化物LaFe1-xNixO3(M=Ni、Cr；x=0～1.0)系列材料，利用XRD、SEM和TG-DSC等分析手段对材料的物相组成、结构和形貌等进行了分析。结果表明，所合成的LaFe1-xNixO3(x=0～1.0)均形成了钙钛矿结构。随着Ni掺杂量的增大，样品的结构由正交向菱方转变，粒径逐渐增大。用四探针法测量了系列样品的电导率。结果表明，在x<0.6时，LaFe1-xNixO3导电率随Ni掺入量的增大而增大，其中LaFe0.4Ni0.6O3的电导率最高，达到400s/cm。进一步增大Ni含量，导电性能变差。
　　 采用固相反应法制备了钙钛矿氧化物LaFe1-xCrxO3(x=0-1.0)。LaFe1-xCrO3(x=0～1.0)的晶体结构没有随着掺杂量的变化而变化，保持正交结构。从SEM图像可知随着掺杂量的增加，颗粒尺寸逐渐减小。
　　 另外，研究了LaFeO3/lat.％Pt的储氢性能。LaFeO3/1at.%Pt在不超过300℃时，吸氢量较小。但是，随着温度的增加，LaFeO3/1at.%Pt的吸氢动力学性能变好。XRD分析结果表明，吸氢前后晶体结构和晶胞体积并没有发生明显变化。
　　 通过溶胶凝胶法制备出具有四方结构的钙钛矿氧化物BaMnO3，然后对其进行了Pt包覆，并利用XRD、TEM、EDS材料研究方法以及气态储氢测试方法，系统地对其结构、形貌和储氢性能进行了研究。结果表明，BaMnO3/1at.%Pt具有一定的储氢性能。压强为6MP时，当温度在200℃时，储氢量达到了最大值。在200℃时，当压强改变(2～6MP)后，储氢量并没有发生明显变化。