【摘 要】
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随着传统能源燃料的快速消耗,探索清洁和可再生能源技术成为人类面临的主要问题。锌空气电池在实际应用中展现出巨大的潜力,具有高安全性和理论能量密度高的优点。但是锌空气电池的阴极反应受到氧还原反应（ORR）过程缓慢的限制。Pt基催化剂由于价格昂贵限制其大量使用,而过渡金属氧化物作为氧还原催化剂以其成本低廉、催化性能良好备受人们关注。其中,锰基莫来石具有稳定性高和电子结构可调性强的特点。因此,本文主要以S
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随着传统能源燃料的快速消耗,探索清洁和可再生能源技术成为人类面临的主要问题。锌空气电池在实际应用中展现出巨大的潜力,具有高安全性和理论能量密度高的优点。但是锌空气电池的阴极反应受到氧还原反应（ORR）过程缓慢的限制。Pt基催化剂由于价格昂贵限制其大量使用,而过渡金属氧化物作为氧还原催化剂以其成本低廉、催化性能良好备受人们关注。其中,锰基莫来石具有稳定性高和电子结构可调性强的特点。因此,本文主要以SmMn2O5为例从三个方面进行设计合成并对其电催化性能进行研究。（1）以乙酸锰为锰源合成SmMn2O5纳米晶体,通过控制水热的反应时间,合成结晶性不同的SmMn2O5,来探究结晶性对氧空位与催化性能的影响。研究表明,在150℃下水热反应3 h,样品结晶性最差,此时氧空位较多,半波电位为0.76 V（vs.RHE）。使用此样品组装锌空气电池,功率密度为119 m W cm-2。（2）以乙酸锰为锰源,在前驱体中加入不同量碳纳米管,通过水热反应合成SmMn2O5/CNTs复合材料。当复合20 mg CNTs时,半波电位为0.81 V（vs.RHE）,相比SmMn2O5来说增加170 m V。对此样品进行锌空电池组装,测得功率密度为125 m W cm-2,在经过600 h的循环测试之后充放电电压差仅增加10 m V。（3）分别以乙酸锰和硝酸锰为锰源,在反应过程中引入不同量La元素合成Sm1-xLaxMn2O5纳米晶体。此外,以乙酸锰为锰源合成的样品Sm0.7La0.3Mn2O5表现出最优的ORR活性,半波电位达到0.83 V（vs.RHE）,同时对其组装锌空气电池,功率密度为147 m W cm-2,800 h循环测试后充放电电压差仅变化10 m V。以硝酸锰为锰源合成的Sm0.7La0.3Mn2O5/Mn O2样品的半波电位达到0.85 V（vs.RHE）,空气电池功率密度为137 m W cm-2,经过800 h循环测试,充放电电压差变化20 m V,说明样品具有超高稳定性。
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