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铝-空气电池是一种极具发展潜力的化学电源,具有原料来源广、能量密度高、方便快捷、环境友好等特点,空气电极是铝-空气电池的核心,而制备高氧还原活性的催化剂是提高铝-空气电池性能的关键。目前主要的催化剂有贵金属、金属氧化物、金属螯合物、钙钛矿催化剂以及新型催化剂等,其中MnO2具有催化活性高、来源广、容易制备等优点。本论文采用超声水热法,制备了活性炭(AC)负载的Mn02,研究了煅烧温度、KMnO4浓度、反应时间对于催化剂的影响。利用热重/差热(TG/DSC)、拉曼光谱(Raman spectra)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、循环伏安(CV)、线性扫描(LSV)、恒流放电(I-V)等检测分析手段对制备的催化剂和电极的物相变化、元素分布、颗粒大小、催化活性以及放电性能进行了分析和表征。同时,利用模板法制备三维有孔结构的LaMn03并对其进行了比较和分析,研究内容和结果如下。1>利用超声水热法使活性炭与KMnO4热溶液反应制备MnO2/AC,分别研究了煅烧温度、KMnO4浓度、反应时间对催化性能的影响。在煅烧温度优化实验中,选择研究了 200℃、250℃、300℃、350℃、400℃条件下制备的催化剂的性能,发现将催化剂在350℃下进行煅烧,得到的Mn02刚好转变为δ-Mn02,还原峰电流密度和极化电流密度达到最大,温度进一步升高,催化剂结晶度增加,催化性能降低,在350℃煅烧的样品组装成全电池后在10 mA.cm-2、20 mA.cm-2、30 mA.cm-2、40mA.cm-2、50mA.cm-2下放电电压分别为 1.170V、1.084V、0.904V、0.822V、0.714 V。2>随后研究了 KMn04浓度分别为 10 g.L-1、20g.L-1、30g.L-1、40g.L-1、50g.L-1时催化剂的不同表现,发现当KMn04浓度为20g.L-1时,生成的Mn02和活性炭的相对含量配比达到最佳,催化剂的氧还原能力最强,在10 mA.cm-2、20 mA.cm-2、30 mA.cm-2、40 mA.cm-2、50 mA.cm-2 下放电电压分别为 1.250 V、1.177V、1.163V、1.133V、1.090 V。3>最后研究了活性炭与KMn04热溶液反应时间为0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5 h对催化剂性能的影响,发现反应时间为1h时,生成的MnO2的量和颗粒尺寸效果最好,电池放电性能最佳。通过正交试验得到,制备活性炭负载MnO2的优化条件为:T=350℃,C=20g.L-1,t=1h。在此条件下制备的催化剂用于空气电极后,铝-空气电池在电流密度为10 mA.cm-2、20mA.cm-2、30mA.cm-2、40mA.cm-2、50 mA.cm-2 下的放电电压分别可达 1.294 V、1.250 V、1.221V、1.163 V、1.097V。4>此外,研究了三维有序孔钙钛矿结构LaMn03的催化性能,利用Stober-Frink法制备了粒径均匀、排列整齐的Si02模板,然后利用Si02模板制备了的三维有序孔钙钛矿型LaMnO3的孔径在330 nm左右,比表面积达到了 46.831 m2/g,而且其催化活性远远高于共沉淀法制备的LaMn03,经过恒流放电测试,三维有序孔结构的LaMn03铝-空气电池在电流密度为10 mA.cm-2 20 mA.cm-2、30 mA.cm-2、40 mA.cm-2、50 mA.cm-2 下的放电电压分别为 1.419 V、1.237 V、0.998 V、0.930 V、0.711 V。但是与MnO2/AC相比,在高电流密度下三维有序孔钙钛矿LaMnO4的催化性能较差。