化石能源的枯竭和环境污染的加剧,造成了日益严重的全球能源危机,从而引发人们去寻找新的清洁和可再生能源的兴趣。通过电化学分解水生产的清洁氢能源是减少CO₂排放和解决全球能源危机的一种最有前景的替代燃料。电化学水分解过程中的析氧反应过程比较复杂和困难,动力学上比较缓慢,所以分解水的效率主要取决于析氧反应。传统上,Ru O₂和Ir O₂氧化物是活性较高的析氧反应催化剂,但是由于它们是稀缺和高成本的贵金属,因此为了满足工业用电解法产氢的需要,开发一种低成本和高效的析氧反应电催化剂是至关重要的。钙钛矿氧化物(ABO₃)由于具有出色的催化活性,组成的灵活性和环境友好性是被认为最具有前景的析氧反应电催化剂,并且可以通过在钙钛矿氧化物的A/B位掺杂其它元素,来改变其物理化学性能,进而影响其催化活性。脱溶是一个操作简单且环境友好的方法,通过脱溶制备的纳米粒子是嵌套在母体中,与母体之间有强相互作用,很好的克服了传统方法制备的纳米粒子在高温下不稳定容易聚集的缺点。本论文通过溶胶-凝胶的方法合成了不同钴掺杂量的铁基钙钛矿氧化物,通过测试电催化性能,确定具有最佳比例钴掺杂的铁基钙钛矿氧化物,并用脱溶的方法在还原气氛中处理钴掺杂的铁基钙钛矿氧化物,使其表面产生金属纳米粒子,形成金属纳米粒子/钙钛矿氧化物复合物,通过调控还原温度可以原位调节钙钛矿氧化物表面纳米粒子的组成,对设计广泛的高效电催化剂具有积极地意义。主要研究内容如下:1、我们采用溶胶-凝胶法合成了不同含量的钴掺杂的含有A位缺陷的铁基钙钛矿氧化物(La_0.95Fe_1-yCo_yO₃,y=0,0.1,0.2,0.3,0.4)。采用柠檬酸作为络合剂,根据对应的化学计量比,用金属的水合硝酸盐作为前驱体,调控Co(NO₃)₂·6H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O的用量,合成不同钴掺杂量的铁基钙钛矿氧化物。对所有样品进行了形貌和结构的表征,及电化学析氧反应性能表征。当钴的掺杂含量为20%时为最佳掺杂比例,析氧反应性能最佳。该样品La_0.95Fe_0.8Co_0.2O₃在10 m A cm^-2的电流密度下,过电势较低为402 m V,Tafel斜率值较小为83.9 m V dec^-1,比未掺杂的铁酸镧过电势低121 m V,经过电化学阻抗谱分析,电荷转移电阻值较低,具有较好的电荷转移能力,是优异的析氧反应电解水催化剂。2、我们通过热还原的方法调节La_0.95Fe_1-yCo_yO₃(y=0.1,0.2,0.3)在还原气氛中的退火温度从而使钙钛矿氧化物表面脱溶出纳米粒子,并且可以通过调控退火温度原位控制La_0.95Fe_0.8Co_0.2O₃(LFCO)表面脱溶出的纳米粒子的组分。La_0.95Fe_0.9Co_0.1O₃在整个还原过程中,随着温度的升高(600-800℃),脱溶出的纳米粒子均为Co Fe合金。La_0.95Fe_0.7Co_0.3O₃在整个还原过程中,随着温度的升高(500-800℃),脱溶出的纳米粒子均为Co单质。而在低温500℃时,在LFCO表面脱溶出钴铁合金,当温度高于600℃时,由于钴铁合金纳米粒子的铁和钙钛矿氧化物里面的钴进行了金属阳离子交换,LFCO表面析出的纳米粒子变为了钴单质,形成了Co/LFCO复合物。这种现象可能是因为钴离子比铁离子具有更高的共偏析能,并且高温时La Fe O₃在热力学上是更稳定的。我们对所有的脱溶样品进行了析氧反应性能测试,钴的掺杂量为20%的LFCO表面脱溶出钴单质形成的Co/LFCO复合物的析氧反应性能最优,该样品的高活性是因为形成的Co/LFCO复合物比Co Fe/LFCO的导电性有很大的提高。