纳米改性电极 页码，1/6 纳米PbTiO改性MnO电极 化学工程01级刘云指导老师张丽丹 摘要 采用 一凝胶法制得钙铁矿广型PbTO,钠米粉体，对掺杂钠米PbTiO,的MnO2电极进行了循 环伏安，深度恒流放电等测试。结果表明，在40%的电解质溶液中，纳米PbTiO3与MnO2形成一系列 不同价志的复合氧化物，改变了MO,的放电机理，抑制了电化学惰性物质Mn,O,的生成，放电容量 平均提高了45%，充放电容量较1C.No.1样品也提高了10%40%。 二、前言 纳米材料以其特殊的光学、电学以及催化等方面的性质引起了人们极大的关注，目前也成功地 应用于许多领域，进入90年代以来，纳米技术已经扩展到了化学电源领域，y一M0,是最普通的电 池正极材料之一，价格便宜，无毒和资源丰富等优点使得碱轻电池具有很好的应用前景，但是纯电 极材料MO,在实际应用过程中有很多缺路，如循环性能不好，可充性差等。因此，人们想通过加 入改性添加剂来提高活性物质的利用率，优化碱锰电池的放电性能和充放电性能。钙钛矿型M0 M=Pb.Co.Ba.Ca.Si等)因其特有的结构和功能，用作电极材料MnO2的改性添加剂鲜见极道，本广利 用溶胶一凝胶法制备了钙钛矿型PbTiO,钠米粉体，用物理掺杂的方法对MO2电极进行改性，并 对其改性后充放电机理进行了初步探讨。 简单的化学电池是由两组金属一溶液体系组成的，每一个化学电池有两个电极。分别浸入适 当的电解质溶液中，用金属导线从外部将两个电极连接起来，同时，使两个电解质溶液接触，构成 电流路。电子通过外电路导线从一个电极流到另一个电极。在溶液中带正、负电荷的离子从一个区 域移动到另一个区域以输送电荷，最后在金属 溶液界面处发生电极反应，即离子从电极上取得 电子或将电子交给电极，发生氧化还原反应。 如果两个电极浸在同一个电解质溶液中，这样构成的电池称为无液体接界电池，如果两个电极 分别浸在用半透膜或烧结玻璃隔开的或用盐桥连接的两种不同的电解质溶液中，这样构成的电池称 为有液体接界申池。 在化学电池内，发生氧化反应的电极称为阳极，发生还原反应的电极称为阴极。例如某一化学 电池 Pt.H(P=101.325kPalH(0.1mol/L).Cl(0.1mol/L).AgCl()Ag 在阳极上：#，2r+2e 在阴极上：ge=Ag 2.电极电位 如果我们把金属，例如锌片，浸入合适的电解质溶液（如Zs0,中），由于金属中Zn2+的化学 势大于溶液中Z2+的化学势，锌就不断溶解下来进入溶液中，Z2进入溶液中，电子被留在金属月 上，其结果是在金属与溶液的界面上金屈带负电，溶液带下电，两相间形成了双电层，建立了电位 差，这种双电层将排斥Z2+继续进入溶液，金属表面的负电荷对溶液中的Z2+又有吸引，形成了相 间平衡电极电位，对于给定的电极而言，电极电位是一个确定的常量，对于下述电极反应： cC+dD+ne //E:\TDDOWNLOAD\dsbg\dsbg05.htm 2008-4-22纳米PbTiO改性MnO电极 化学工程01级 刘云 指导老师 张丽丹 一、摘要 采用溶胶——凝胶法制得钙钛矿型PbTiO3钠米粉体，对掺杂钠米PbTiO3的MnO2电极进行了循 环伏安，深度恒流放电等测试。结果表明，在40%的电解质溶液中，纳米PbTiO3与MnO2形成一系列 不同价志的复合氧化物，改变了MnO2的放电机理，抑制了电化学惰性物质Mn3O4的生成，放电容量 平均提高了45%，充放电容量较I.C.No.1样品也提高了10%~40%。 二、前言 纳米材料以其特殊的光学、电学以及催化等方面的性质引起了人们极大的关注，目前也成功地 应用于许多领域，进入90年代以来，纳米技术已经扩展到了化学电源领域，γ—MnO2是最普通的电 池正极材料之一，价格便宜，无毒和资源丰富等优点使得碱锰电池具有很好的应用前景，但是纯电 极材料MnO2在实际应用过程中有很多缺陷，如循环性能不好，可充性差等。因此，人们想通过加 入改性添加剂来提高活性物质的利用率，优化碱锰电池的放电性能和充放电性能。钙钛矿型MtiO3 (M=Pb.Co.Ba.Ca.Si等)因其特有的结构和功能，用作电极材料MnO2的改性添加剂鲜见极道，本广利 用溶胶——凝胶法制备了钙钛矿型PbTiO3纳米粉体，用物理掺杂的方法对MnO2电极进行改性，并 对其改性后充放电机理进行了初步探讨。 三、物理化学原理 1．化学电池 简单的化学电池是由两组金属——溶液体系组成的，每一个化学电池有两个电极。分别浸入适 当的电解质溶液中，用金属导线从外部将两个电极连接起来，同时，使两个电解质溶液接触，构成 电流路。电子通过外电路导线从一个电极流到另一个电极。在溶液中带正、负电荷的离子从一个区 域移动到另一个区域以输送电荷，最后在金属——溶液界面处发生电极反应，即离子从电极上取得 电子或将电子交给电极，发生氧化还原反应。 如果两个电极浸在同一个电解质溶液中，这样构成的电池称为无液体接界电池，如果两个电极 分别浸在用半透膜或烧结玻璃隔开的或用盐桥连接的两种不同的电解质溶液中，这样构成的电池称 为有液体接界电池。 在化学电池内，发生氧化反应的电极称为阳极，发生还原反应的电极称为阴极。例如某一化学 电池： Pt.H2(P=101.325kPa|H+(0.1mol/L),Cl- (0.1mol/L),AgCl(饱和)|Ag 在阳极上：H2 2H++2e 在阴极上：Ag++e Ag 2．电极电位 如果我们把金属，例如锌片，浸入合适的电解质溶液（如ZnSO4中），由于金属中Zn2+的化学 势大于溶液中Zn2+的化学势，锌就不断溶解下来进入溶液中，Zn2+进入溶液中，电子被留在金属片 上，其结果是在金属与溶液的界面上金属带负电，溶液带下电，两相间形成了双电层，建立了电位 差，这种双电层将排斥Zn2+继续进入溶液，金属表面的负电荷对溶液中的Zn2+又有吸引，形成了相 间平衡电极电位，对于给定的电极而言，电极电位是一个确定的常量，对于下述电极反应： aA + bB cC + dD + ne 电极电位可表示为： 纳米改性电极 页码，1/6 file://E:\TDDOWNLOAD\dsbg\dsbg05.htm 2008-4-22