鎳氫電池負(fù)極材料現(xiàn)幾乎都是合金，其中應(yīng)用最廣的AB5型貯氫合金容量約310mAh/g。本申請(qǐng)人前期研究發(fā)現(xiàn)LaFeO3具有可逆電化學(xué)容量，首次放電容量25℃約330mAh/g、40℃及以上超過500mAh/g，有可能成為鎳氫電池潛在的新型高容量負(fù)極材料。LaFeO3目前存在的主要問題是：可逆容量的電極過程機(jī)理不清楚，由此引起的溫度影響容量的機(jī)理、初期循環(huán)容量衰減較快、高倍率充放電性能差的問題也有待研究。本項(xiàng)目將首先研究LaFeO3產(chǎn)生這些問題的原因及機(jī)理，其次采用堿土金屬Sr、Ba及稀土金屬和過渡金屬M(fèi)n、Ni、Co等分別部分替代LaFeO3中La和Fe，通過改變體相結(jié)構(gòu)達(dá)到改變其電化學(xué)行為的目的，最后采用金屬及合金（含LaNi5系貯氫合金）對(duì)LaFeO3進(jìn)行表面催化或納米復(fù)合，以提高材料的表面電化學(xué)反應(yīng)速度及常溫放電容量等，為開發(fā)性能優(yōu)良的LaFeO3高容量電極材料提供理論技術(shù)基礎(chǔ)。

2008年四川大學(xué)首次發(fā)現(xiàn)LaFe03表現(xiàn)出較高的電化學(xué)容量，2009年申請(qǐng)國家基金并獲得批準(zhǔn)。在基金項(xiàng)目“LaFe03材料的電化學(xué)行為及金屬改性研究”（批準(zhǔn)號(hào):50971096）的支持下，取得了具有較高學(xué)術(shù)和一定應(yīng)用價(jià)值的研究成果： 1）LaFeO3-δ充放電過程表現(xiàn)為吸放氫與鐵變價(jià)的協(xié)調(diào)機(jī)制，其容量衰減與鎳粉的不可逆氧化相關(guān);2）50-100nm的非晶態(tài)納米級(jí)和晶態(tài)深亞微米LaFeO3-δ在60℃及125 mA/g的放電容量分別達(dá)到532和443 mAh/g、循環(huán)穩(wěn)定容量達(dá)到360和310mAh/g二者都表現(xiàn)出溫度及尺度敏感性;3）在60℃及125 mA/g充放電條件下，晶態(tài)深亞微米La1-xAxFeO3-δ（A=Sr，Ba）的La位Sr和Ba部分替代(x=0.6)使循環(huán)穩(wěn)定容量從310mAh/g提高到370和450mAh/g,結(jié)構(gòu)變化提供了更好的電化學(xué)活性；晶態(tài)深亞微米LaFe1-xTxO3-δ（T=Ni，Co）的Fe位Ni和Co部分替代(xNi=0.4，xCo=0.2)使循環(huán)穩(wěn)定容量提高到470和430mAhg-1，與Ni和Co自身電催化活性相關(guān);4）在125mA/g充放電條件下，高能球磨使晶態(tài)深亞微米LaFeO3-δ的循環(huán)穩(wěn)定容量從25、40和60℃的52、110、310mAh/g提高到205、270和390mAh/g，球磨過程非晶化缺陷增加及顆粒細(xì)化起作用;5）CuFe2O4尖晶石型氧化物通過Cu2 和Fe3 的陰極電結(jié)晶過程原位自組裝形成分布均勻的Cu/Fe納米復(fù)合材料，原位Cu納米顆粒明顯改善了Fe電極高倍率和低溫放電性能，性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鐵鎳電池Fe3O4電極材料。 在執(zhí)行項(xiàng)目過程中：1）共發(fā)表SCI收錄論文8篇，其中5篇影響因子超過3.0，他引總36次；2）研究結(jié)果入編“十二五”國家重點(diǎn)圖書《稀土金屬材料》，冶金工業(yè)出版社，2011年8月出版；3）申請(qǐng)并公告了1項(xiàng)發(fā)明專利：鈣鈦礦系貯氫電極材料，陳云貴等，200910058637.5，公告日2010-05-19；4）培養(yǎng)碩博研究生5人，本科4人。 從應(yīng)用上分析，LaFeO3在較高溫度如60℃具有應(yīng)用潛力。

針對(duì)物化型軟巖具有水化膨脹、碎脹擴(kuò)容和強(qiáng)度降低等物理化學(xué)和力學(xué)特性，提出了采用電化學(xué)方法改變其物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)，并排除其中的水分來提高其長期穩(wěn)定性的研究思路。研究以蒙脫石含量為主和高嶺石或伊利石含量為主的軟巖的礦物成分、微觀結(jié)構(gòu)、電化學(xué)特性，建立改性的礦物學(xué)基礎(chǔ)。研究物化型軟巖電化學(xué)改性中物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)的變化過程與規(guī)律，揭示軟巖電化學(xué)改性機(jī)理。研究軟巖塊體與軟巖粉體在電化學(xué)固結(jié)改性過程中的電流傳遞機(jī)理、電滲和電泳等電動(dòng)和電解現(xiàn)象，建立物化型軟巖電化學(xué)改性的電化學(xué)基礎(chǔ)。研究軟巖塊體和粉體的改性效果與外加電場強(qiáng)度、電解液類型、電解液濃度及其作用時(shí)間、壓力、溫度與軟巖礦物成分、塊體尺寸等因素的相關(guān)規(guī)律，建立軟巖電化學(xué)改性的基礎(chǔ)理論。為軟巖及軟巖工程的長期穩(wěn)定性提供電化學(xué)改性的技術(shù)基礎(chǔ)和工程應(yīng)用方法，其成果具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

實(shí)現(xiàn)對(duì)脫氧核酶結(jié)構(gòu)和性能的精確調(diào)控是一個(gè)研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。電化學(xué)方法是一個(gè)簡便的、重要的研究工具和調(diào)控手段，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)核酸分子的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)調(diào)控。本課題擬采用電化學(xué)方法調(diào)控核酸分子的結(jié)構(gòu)和金屬離子的價(jià)態(tài)及空間分布等，揭示電化學(xué)激發(fā)條件下金屬離子與核酸分子之間的相互作用規(guī)律。采用靜電場調(diào)控方法研究脫氧核酶分子在固/液界面處的構(gòu)象變化和催化性質(zhì)改變；采用電化學(xué)氧化還原法調(diào)控金屬離子的價(jià)態(tài)，進(jìn)而影響溶液相脫氧核酶分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；發(fā)展電化學(xué)選擇性激活多脫氧核酶體系。揭示不同電化學(xué)條件下脫氧核酶與底物的作用機(jī)理，為脫氧核酶結(jié)構(gòu)及性能的電化學(xué)調(diào)節(jié)方法提供理論依據(jù)，嘗試將電化學(xué)激發(fā)脫氧核酶用于制備一維核酸納米結(jié)構(gòu)、調(diào)控核酸納米機(jī)器等。作為一種普適性電化學(xué)調(diào)節(jié)方法，相信隨著生物技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)在電化學(xué)治療技術(shù)等更多領(lǐng)域內(nèi)得到更廣泛應(yīng)用。