1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1. 燃料电池简介

化石能源为人类的进步做出了巨大的贡献，在未来的几十年里对人类社会的发展仍将起着极其重要的作用。然而传统的化石燃料给人类提供巨大方便的同时，也带来了许多难题：(1)全球变暖，冰川融化，自然灾害频繁；（2）污染问题严重；(3)按照现有的能源消耗速度，化石能源与资源在未来几十年可能会消耗殆尽。因此，寻求能量转换效率高和环境友好的新能源技术已经成为当今世界各国发展的重要方向^[1,2]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1. 研究的问题包括以下几个方面：

(1) 利用不同方法制备La₂NiO_{4 δ}阴极材料；

(2) La₂NiO_{4 δ}阴极材料的表征；

(3) 测试La₂NiO_{4 δ}阴极材料的电化学性能和电性能；

(4) 比较不同合成方法制备的La₂NiO_{4 δ}阴极材料的性能。

2.拟采用的研究手段和途径为：

以La₂NiO_{4 δ}为基础材料，研究不同制备方法（固相反应法、柠檬酸硝酸盐自燃烧法、甘氨酸硝酸盐法等）对于材料性能的影响。

方法1：固相反应法合成La₂NiO_{4 δ}

将原料La₂O₃（分析纯，99.99%）在900℃下煅烧6h以除去结合水以及CO₂，将热处理后的La₂O₃与NiO（分析纯，99.99%）按照一定化学计量比混合配料。将混合料置于玛瑙研钵中研磨，将研磨后的物料以1120-1200℃空气气氛下煅烧18h，期间数次反复研磨，以提高物料的化学均匀性。

方法2：柠檬酸硝酸盐法制备La₂NiO_{4 δ}

将按照化学计量比称取的La(NO₃)₃#183;6 H₂O、Ni(NO₃)₂#183;6 H₂O，溶解于适量的蒸馏水中。充分溶解后加入适量的C₆H₈O₇(CA)以及C₂H₆O₂(EG)并静置。加入适量的硝酸及氨水，以调节氧化剂硝酸根离子的含量并使得溶液的pH值维持在2-3。将配置好的溶液置于磁力搅拌仪上水浴加热搅拌，并设置温度85℃，最终形成溶胶凝胶。将凝胶加热至自燃，生成蓬松灰黑色珊瑚状的前驱体粉末。将得到的前驱体粉末充分研磨，并在700℃下煅烧即可得到目标产物即La₂NiO_{4 δ}阴极粉料。实验中，C₆H₈O₇、C₂H₆O₂与La₂NiO_{4 δ}的金属离子M(La、Ni)比分别为CA:M=2:1、EG:M=2:1。

方法3：甘氨酸硝酸盐法（GNP）制备La₂NiO_{4 δ}

按照一定化学计量比称取硝酸镧、硝酸镍、甘氨酸（分析纯）等初始原料，甘氨酸加入量以摩尔比n(C₂H₅NO₂)/n(M)=2.0(G:M)计，用去离子水将其溶解混合。将配置好的溶液置于磁力搅拌器上加热搅拌，蒸发多余水分，待溶液形成凝胶后快速升温加热，凝胶自燃生成黑色粉末。粉末700℃下煅烧2个小时，保证粉料中残留的有机物被完全去除，即得到所需的初始La₂NiO_{4 δ}阴极粉料。

制备完所需的材料后，利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜（SEM）、交流阻抗、直流极化、电导率、热膨胀等测试方法表征材料的性能。

比较不同合成方法制备的La₂NiO_{4 δ}阴极材料的性能。进而比较不同合成方法的优点与缺点，这样就可以使用最符合目标要求的制备方法。

3.工作计划：