《納米鈣鈦礦氧化物導電行為調控及其電化學特性》是依託西南大學，由王強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：納米鈣鈦礦氧化物導電行為調控及其電化學特性
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王強
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
LaFeO3材料作為新型鎳氫電池負極材料，在80℃條件下具有626 mAh/g的實際電化學容量，且具有一定的循環壽命，有望成為具有高能量密度的新型氧化物電極材料。本項目擬通過第一性原理、分子動力學理論計算方法結合前期的實驗結果探索、總結該類型電極材料的電化學貯氫反應機制，為該類型電極材料的成分最佳化、摻雜改性的理論與實驗研究提供理論依據和支撐。為了改進鈣鈦礦氧化物電極材料的質子導電行為，本項目採用非水溶膠-凝膠、高分子輔助水熱法製備鈣鈦礦氧化物的納米材料，改善氫質子在材料中的擴散、傳導特性，進而提高納米材料的電化學活性，降低溫度敏感性，達到改善其電化學特性的目的。通過鈣鈦礦氧化物納米材料的電化學測試分析，結合氫質子在鈣鈦礦氧化物納米材料中的擴散、傳導等理論計算結果，揭示該類型材料納米結構對其電化學容量、溫度特性和循環特性的影響，為鈣鈦礦氧化物鎳氫電池負極材料的納米技術改性提供理論基礎。
結題摘要
第一性原理理論計算方面，結合前期的鈣鈦礦氧化物電化學測試結果，電極材料由於摻雜量的變化從而改變材料的晶體結構，導致材料貯氫間隙位置發生變化。從而影響電極材料的電化學容量與反應動力學。對LaFeO3 的B位(Fe位)元素Cr替代結算結果表明，在電化學反應過程中，氫更容易脫溶，形成氧化還原反應，這與前者在電化學反應中更好的反應動力學一致。發表論文一篇，Industrial & Engineering chemistry research, 2012, 51: 11821-11827. 在試驗工作方面，採用硬脂酸燃燒法製備了納米晶LaFeO3-δ，TEM圖像表明粉末顆粒約為50～100nm。納米化對LaFeO3充放電平台特性沒有影響，納米化有利於提升LaFeO3-δ電極的電化學性能。非晶LaFeO3-δ在298K、313、333 K及125 mAhg-1充放電，初始放電容量分別為143.3 、417.5和531.5 mAhg-1，循環容量分別保持在100，120和360 mAhg-1以上。隨著溫度的升高，非晶LaFeO3-δ的交換電流密度I0 從298 K時的 28.2增加到333 K時的80.3 mA/g；擴散係數的數值從298 K時1.05×1014 增加到333 K時的 2.94× 1014 cm2/s。發表論文一篇，J. Appl. Phys. 2013, 113, 053305. 另外，本項目對氮化物體系材料進行了一系列探索和嘗試。前期工作主要集中在對該系列材料進行機械性能的計算研究以及製備合成。發表文章，Journal of Solid State Chemistry 216 (2014) 1–8, Journal of Alloys and Compounds 575 (2013) 137–144, 中國科學: 物理學 力學 天文學, 2013, 43: 142–151, 中國科學: 物理學 力學 天文學, 2013, 43: 1065–1073.
