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摘要
随着科技不断进步和人口快速增长,化石能源日渐枯竭,同时环境问题日趋严重,开发新型绿色、环保、高效的能源迫在眉睫.锂-空气电池以其质量轻、成本低、环境友好和能量密度高的优点引起人们广泛研究.但对于锂-空气电池仍然需要解决诸如较差的材料和电解液的稳定性、较低的循环寿命以及过高的充放电过电势等难题.而开发高效正极催化剂材料是解决这些问题的关键技术之一.其中,过渡金属氧化物以其地壳丰度高、成本低和性能优异等优点成为正极催化剂材料的研究热点.本文采用化学法成功合成了CoSnO3纳米盒子,对其进行复合后制得CoSnO3@rGO纳米复合材料,并系统研究了CoSnO3及其纳米复合材料作为锂-空气电池正极催化剂的电化学性能.结果表明,通过石墨烯与CoSnO3进行复合得到的CoSnO3@rGO纳米复合材料的比表面积从原来的104.3 m2 g-1增加到195.8 m2 g-1.作为阴极催化剂材料,CoSnO3@rGO纳米复合材料的充放电过电位比CoSnO3在100和500 mA g-1充放电电流密度下分别降低了20和60 mV.在限制容量为1000 mAh g-1、充放电电流密度为200 mA g-1时,CoSnO3@rGO纳米复合材料作为阴极催化剂材料可以使该锂-空气电池稳定循环130圈,比单纯的CoSnO3纳米盒子作为阴极催化剂材料多循环了25圈.CoSnO3@rGO纳米复合材料的优异性能归功于石墨烯良好的导电性能以及快速的电子和离子传输能力,同时由于其巨大的比表面积增大了电解液和催化剂材料活性位点的接触面积,为放电产物Li2O2的形成和分解提供了场所.CoSnO3@rGO的OER催化活性和循环稳定性在CoSnO3基础上均得到提升.
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