1. 研究目的与意义（文献综述）

由于能源危机以及可持续发展的提出，太阳能、氢能等清洁能源受到全世界的重视。随着科学技术的发展，人们已开始将氢能视为一种能量载体而不仅仅是一种能源形式，化学电源以电化学方式工作被公认为是利用氢能的最佳方式^[1]。燃料电池是一种典型的高效氢能转换装置。目前，燃料电池的发展瓶颈在于其电极催化剂较低的活性及较差的耐久性。

钙钛矿氧化物是近期被报道的具有很高应用潜力的氧还原电催化剂。在单组分钙钛矿型的化合物 abo₃中，a位离子是半径较大的碱金属、碱土金属或稀土金属离子等，而b位离子为半径较小的过渡金属离子^[2]，a位、b位的金属离子被其它离子各自部分替换所形成的多组分混合钙钛矿型化合物^[3]，通过“化学裁剪”的方式，人们设计了种类繁多、性能优良的abo₃型催化剂，并成功应用于一些燃料电池、金属-空气电池等方面^{[4, 5]}。

早在20世纪70年代初，libby^[6]就开始对稀土钙钛矿氧化物催化氧化碳氢化合物做了系统地研究，并预计稀土钙钛矿复合氧化物有着其他催化剂无法比拟的优点，将部分或全部代替贵金属催化剂。徐甜^[7]等先采用溶胶-凝胶法合成la₂zr₂o₇氧化物前驱体，再在高温下进行氨解反应得到了n掺杂的la₂zr₂o₇化合物，并对其表征；对比纯的la₂zr₂o₇氧化物，她们认为掺杂氮后la₂zr₂o₇化合物的能带间隙降低，从而提高了催化剂的氧化还原活性。manuel gaudon^[8]制备了la_1-xsr_xmno₃, x=0.1~0.6这一系列的催化剂并测试其在1000℃操作温度下sofc阴极氧还原的性能。制得的催化剂粒径大小约为40 nm，随着sr含量升高催化剂的活性降低。丁铁柱^[9]研究了不同sr掺杂量的la_1-xsr_xcoo₃(lsco)材料，探讨了影响离子导电机制的因素；研究发现，lsco阴极材料随热处理温度的升高，平均晶粒度变大；xps测试结果表明，lsco表面化学状态为la³ 、sr² 、co³ 、o^2-；随着sr掺杂量的增加，氧空位浓度增加，la(3d_5/2)、co(2d_3/2)的结合能降低，氧离子输送性能提高。尹维东^[10]等对lasr_0.1coo₃的so₂中毒机理进行了系统的研究，发现该催化剂so₂中毒后，钙钛矿结构遭到破坏，致使催化活性下降；yan^[11]等对lamno₃、lafeo₃和lacro₃三种不同b位离子取代的钙钛矿型催化剂进行了多种基于密度泛函理论的氧还原反应活性的测试，发现氧还原活性顺序是lamno₃gt; lacro₃gt;lafeo₃。hu jie^{[12, 13]}课题组通过简易的溶胶-凝胶法制备的具有孔结构la_1-xca_xmno₃/石墨烯和lamn_1-xco_xo₃/石墨烯复合材料可以为氧还原/析氧过程提供更大的三相接触面积，从而提高了氧电极的催化活性。宋世栋^[14]研究了制备钙钛矿型催化剂的溶胶-凝胶法，通过对产物进行表征，验证柠檬酸用量、ph值和焙烧温度对于溶胶-凝胶法制备催化剂的影响，并得出了柠檬酸用量为金属离子的总物质的量的1.5倍、ph值为9时柠檬酸盐可水解完全以及焙烧制度为在750℃下焙烧2h的结论。荣刚^[15]等通过溶胶-凝胶法制得不同ca² 掺杂量的pr_0.6ca_0.4coo₃前驱体，然后在750℃下焙烧得到对应ca² 掺杂量的催化剂，对比它们的lsv曲线，得出了当ca² 掺杂量x=0.4时有最好的氧化还原活性的结论。abo₃型钙钛矿材料虽然仍旧存在一些未知的催化机理和较高的制作成本等缺陷，但结合其他科技，例如纳米技术等，关于它的研究随各方面的快速发展也在不断深入，钙钛矿材料的前景十分良好。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

本实验选择以柠檬酸作为络合酸的溶胶-凝胶法，根据一定比例的硝酸镧、硝酸钙和硝酸钴在不同条件下制备la_1-xca_xcoo₃催化剂，对样品进行tg-dsc、氮气吸脱附、电化学cv和xrd测试。

2.2目标

3. 研究计划与安排

① 第1-2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需条件。确定方案，完成开题报告；

② 第3-14周：在不同条件下制备la_1-xca_xcoo₃催化剂(x=0.2,0.4,0.6)并对其进行各项测试，比较出最佳的制备条件；

③ 第15周：整理实验数据，完成并修改毕业论文；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 庄树新. 钙钛矿型la（1-x）ca_xcoo_3双效氧电极的研究及应用 [d]; 中南大学, 2012.

[2] 魏周好胜, 陈明功, 徐胤. abo_3钙钛矿型光催化剂及其性能研究进展 [j]. 广东化工, 2016, 20): 107-8.

[3] 马全宝. 钙钛矿型氧还原催化剂的研究 [d]; 昆明理工大学, 2005.