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摘要：催化剂是锂空气电池研制的关键问题之一。本文从催化剂的角度,考察了过渡金属氧化物对锂空气电池电化学性能的影响,旨在开发廉价高效的催化剂。本文重点研究了碳纳米管与单一过渡金属氧化物的复合材料、碳纳米管/钴锰氧化物复合材料及Fe2O3纳米片的制备及对锂空气电池的电化学性能影响。物相分析采用了X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、N2等温吸附脱附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等测试手段,电化学表征采用了循环伏安(CV)、线性扫描(LSV)、交流阻抗(EIS)、恒流充放电等一系列的测试方法。得到如下结果：1.单一过渡金属氧化物：采用水热法成功地合成了MnO2/CNTs、 Fe2O3/CNTs、NiO/CNTs、Co3O4/CNTs的复合材料。电化学测试结果表明,放电过程中,MnO2/CNTs材料的放电性能最好,Co3O4/CNTs的充电性能最好。对不同质量比的MnO2/CNTs与Co3O4/CNTs的材料混合进行了深入研究,随着MnO2/CNTs的含量增加,电池的放电性能提高,充电性能有降低的趋势。其中MnO2/CNTs与Co3O4/CNTs的质量比例为3：2时,其电池的充放电过电势最低(△V≈1.5V)。2.碳纳米管/钴锰氧化物复合材料：采用共沉淀法制备了不同钴锰含量的碳纳米管/钴锰氧化物复合材料,产物随钴锰比例的不同发生变化。随着锰含量的提高,电池的放电性能提高,充电性能降低。钴锰比为3：1时的产物极化性能最好(/△V≈1.05V)。放电产物有Li2CO3及Li2O2等物质,说明含碳酸酯类电解液在放电反应中会分解。3.Fe2O3纳米片：水热法合成了结晶良好、形貌均匀的Fe203纳米片,纳米片的直径为90nm左右。Fe2O3纳米片对电池的氧还原过程及氧析出过程的动力学反应有促进作用。电池的充放电性测试表明：Fe2O3纳米片具有极低的充放电过电势(△V≈0.83V),其功率性能及循环性能好,0.4mA/cm2放电时,电池依然保持较高的放电容量,30次循环后电池的容量不衰减。图36幅,表4个,参考文献101篇。