在日益注重环境保护与能源节约的今天,对绿色化学电源/储能设备的研究开发越来越受到重视,其中碱性燃料电池、固体氧化物电解池、锌-空气燃料电池是近期研究的热门。锌空燃料电池在工作过程中,因为反应(如氧气析出反应,oxygen evolution reaction,简记为OER)所需的过电位太高所以需要催化剂对其进行催化使得反应能够快速地进行。然而,目前锌空燃料电池的空气电极使用的催化剂是贵金属氧化物,其昂贵的价格严重阻碍了锌空燃料电池的商业化发展。近几年广泛的研究发现钙钛矿型氧化物、烧绿石或者类似结构的混合过渡金属氧化物具有很高的OER催化活性。钙钛矿型金属氧化物因其易于掺杂、性能优良、廉价等特点,近期受到广泛研究。本文对用于碱性溶液中催化OER反应的钙钛矿型金属氧化物电催化剂的制备和性能进行研究。首先研究了Sr_1-xNb_0.1Co_0.7Fe_0.2O_3-δ中A位离子缺位对其结构和性能的影响,在我们设计的三种含有不同A位离子空位浓度的Sr_1-xNb_0.1Co_0.7Fe_0.2O_3-δ(x=0.02,0.05,0.1)催化剂中,我们发现其晶格发生了收缩且氧元素的状态发生了改变。引入A位离子空位后,催化剂的催化性能有了明显的提升,其中Sr_0.95Nb_0.1Co_0.7Fe_0.2O_3-δ拥有最好的催化性能(在电流密度为10 mA cm^-2时期过电位为0.42 V相较于原始的SrNb_0.1Co_0.7Fe_0.2O_3-δ催化剂的0.46 V有性能提升)。增加的氧空位浓度、更小的电子和离子电阻以及更大的电化学比表面积是引入A位离子空位后,催化剂拥有更高的催化性能的原因。这一章主要将引入离子缺陷作为一种简单高效的用于提高钙钛矿型金属氧化物电催化活性的策略进行了研究,结果证明了其可行性和可靠性。其次我们研究了钙钛矿型金属氧化物的B位非金属元素掺杂,制备了S元素掺杂的SrCo_1-xS_x O_3-δ(x=0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)催化剂,研究发现掺杂S元素后能够将立方结构稳定在室温条件下,其中SrCo_0.98S_0.02O_3-δ拥有最好的催化性能且比原始SrCoO₃拥有更好的稳定性。更好的催化性能是因为SrCo_0.98S_0.02O_3-δ拥有更好的导电性和更大的电化学比表面积,掺杂S元素后得到更稳定的晶体结构从而催化剂的稳定性提高进一步说明了其实用价值。本章证明了非金属元素掺杂以提高钙钛矿型金属氧化物电催化剂性能的可行性,不同于传统过渡族金属元素掺杂,是一种更为廉价的高效掺杂策略。最后通过三种不同方法:固相法(solid)、甘氨酸法(sol-gel)和微乳液法(microemulsion)制备了无钴基的钙钛矿型金属氧化物电催化剂SrFeO₃,通过扫描电镜观察到三种方法制备的催化剂粉末其表面形貌有明显的不同,甘氨酸法制得的催化剂颗粒明显较固相法制得的小,且更均匀没有明显的团聚;微乳液法制备的催化剂颗粒更细且具有棉絮状的形貌。氮气吸附脱附实验测试三种方法制备的催化剂得到的结论也与扫描电极观察的一直,微乳液法具备最大的BET比表面积21.50 m²/g远大于甘氨酸法和固相法制备得到的催化剂粉末的比表面积,电化学比表面积的测定与BET结果吻合,具备更大的比表面积的微乳液法制备得到的SrFeO₃在催化过程中能将更多的催化位点暴露在电解液中,所以具有更好的催化性能,其在EIS中表现出更好的离子导电能力也证明了这一点。