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锂-空气电池和燃料电池中的氧还原催化剂对整个电池体系的性能有着十分重要的影响，寻找廉价的非贵金属催化剂是目前的一大热门研究领域。过渡金属氧化物由于具有相对较高的催化活性，低成本，制各简单等优点，在取代贵金属作为氧还原催化剂方面受到广泛关注。钙钛矿型氧化物(通式ABO3)是一类复合金属氧化物，在化学组成和晶体结构上有多种变化，其中La-Mn钙钛矿即LaMnO3具有出众的氧还原催化活性，对其进行取代改性的研究也有较多的报道。然而对于取代改性的LaMnO3，其化学组成与对应催化活性之间的关系仍有待深入的研究。本文通过对制备途径与工艺的优化制备了LaMnO3以及不同Ca取代量的La1-xCaxMnO3纳米颗粒，对其进行了表征和电化学性能测试。具体研究内容如下:
(1)通过溶胶-凝胶法和共沉淀法分别制备了LaMnO3纳米颗粒，对其进行了XRD，SEM，BET等表征。将纳米颗粒按10％～60％的不同质量比与VulcanXC-72导电炭黑混合，在0.1 M KOH水溶液中进行了电催化活性的测试，比较了工艺不同对催化活性的影响。结果显示溶胶-凝胶法制备的样品按20 wt％与导电剂混合时具有最佳的性能，电极转速为1600rpm时质量电流密度达106.8mA·mg-1。
(2)制各了不同Ca取代量的La1-xCaxMnO3(x=0.1～0.4)纳米颗粒，对其进行了XRD，ICP，SEM，EDX，TEM，XPS等表征，进行了电化学性能测试，发现La0.7Ca0.3MnO3具有最高的催化活性，电极转速为1600rpm时质量电流密度达115.7 mA·mg-1，与Pt/C催化剂性能相近。系统研究了催化剂的化学组成和结构对催化活性的影响，结果说明Mn处于混合价态，Mn-O键长适中时最有利于电催化反应。