稀土掺杂MnO2氧还原催化剂的制备(2)
通常，通过向二氧化锰电极中掺杂金属化合物（稀土）来进行修饰，可以提高电极的可充性和能力密度，这样空气电池可以恒定电压工作，高速率充放电。掺杂金属化合物（稀土）的方法一般分为化学掺杂、物流掺杂以及电化学掺杂。因此，通过向二氧化锰中掺杂稀土提高二氧化锰的性能的研究是非常有意义的。 近年来，随着空气电极技术的逐渐成熟，其应用也越来越广泛，除了用于金属空气电池，还在电化学制氧、空气行业以及废水处理等项目中。另外，随着金属空气电池的逐渐成熟，空气电池广泛的应用于军事和民用领域。特别是军事领域，空气电池广泛应用于海洋环境下的海上浮标和各类舰船。空气电池主要是通过电解液导电和溶解空气中的氧来形成电势的，空气中的氧首先通过防水透气层扩散溶入电解液中，然后在电解液中扩散，并在催化层被化学吸附，从而进行电化学还原反应。催化层起到催化作用，是整个还原反应的关键，所以，源]自=吹冰-^论-文"网·www.chuibin.com/ 催化层的性能及其选择是空气电池性能的关键。由于空气电池电极反应包括固、液、气三种介质，因此促使电极内部中形成尽量多的有效三相界面 ，对提高催化剂的利用率以及电极的传质过程有决定性的意义。 要制备一种高效的空气电极，其必要条件是在电极中包括大量覆盖在催化剂表面上的薄液膜，这些薄液膜包含大量的“液孔”与空气电极外侧的电解液畅通，这样液相反应粒子（包括产物）就可以很容易的与电解液相通。由于薄液膜越厚液体通过的阻碍就越大，因此这种薄液膜肯定是较薄的三相薄膜电极。由于电极中一面含有大量的“气孔”，这些气孔使气体很容易传输到电极的内部各处，在电极内部大量催化剂的作用下与电解液反应。由于氧气在发生还原反应时的消耗和产物都是通过扩散来传输的，因此扩散成为了空气电极的重要问题，通常我们把这种电极俗称为气体扩散电极。
1.2 空气电极的反应机理 氧在空气电极上发生还原反应时，氧必须溶于电解液中，并在液体中扩散到电极的表面上，当氧被电极表面化学吸附后，才会进行电化学还原反应。可以容如下流程简要表示： O2 溶解 O2 溶扩散 O2 扩 吸附 O2 吸 反应 OH- 脱附 OH- 扩散 OH- 氧在空气电极上发生电化学还原反应时，在还原过程中电极的极化很大，电势变化范围特别宽，特别是在正电势区域。在这些正电势区域中，电极表面几乎都会吸附氧或者含氧离子。有时甚至会吸附各种价态氧的氧化物。因此，电极的表面电势会随着吸附的不同而不断的变化。被吸附的氧、含氧离子以及氧化物可以以各种方式参加电化学反应，由此提出的电极反应历程就有 14种之多。如果考虑到不同的控制方法（电极材料、反应条件的变化）时，可能的反应历程超过50种。因此，氧电极的反应机理非常复杂，而且随着控制方法的变化，反应机理也会跟着变化。按照反应的中间产物是否包括过氧化氢分类，可以把氧的电化学还原反应分为两大类：
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