一种氧化锰钴粉体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氧化锰钴粉体的制备方法，属于陶瓷粉末制备及高温陶瓷涂层表面改性工艺技术领域。
【背景技术】
[0002]固体氧化物燃料电池连接体，是制约SOFC发展的关键构件之一。它既要连接单电池阳极、阴极，隔绝氧化性气体和燃料电极，又要有良好的导电性、优良的抗氧化、抗硫化和渗透特性，服役环境苛刻。随着工作温度降低到700°C以下，金属连接体得到了广泛应用，在其表面制备抗高温氧化、具有良好导电性的涂层，是进一步提高金属连接体性能的主要方法之一。目前学术界普遍认为，尖晶石结构MnxCo3-x04涂层能够有效阻止氧向内扩散、Cr向外扩散，减缓Cr中毒，是最有潜力的SOFC连接体保护涂层之一。
[0003]制备SOFC连接体涂层的主要方法有:浆料法、直流溅射法、磁控溅射法和溶胶凝胶法等。浆料法通过印刷或喷涂，在连接体上制得所需涂层，具有工艺简单、性能稳定的特点。在制备料将或喷涂涂料时，需要使用高质量的粉体材料。目前，制备氧化锰钴粉体的方法较少。因此，本发明提供了一种制备氧化锰钴粉体，促进了陶瓷粉末制备技术和高温陶瓷涂层表面改性工艺技术的进步。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是采用氯盐体系，通过蛰合剂的作用，在一定的工艺条件下，促进氯化钴和氯化锰的化学反应和胶体反应，形成MnxCo3-x04相，并经过稳定化处理，形成了MnxCo3-x04前驱体，再经过烧结过程，形成了具有稳定结构的氧化锰钴粉体。
[0005]本发明所述氧化锰钴粉体的制备方法，其粉体主要用于固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，S0FC)金属连接体的表面涂层制备，具体包括以下步骤:
(1)按4~1611101 /L的比例将蛰合剂加入到去离子水中，加热、并充分搅拌使蛰合剂充分溶解得到的溶液A，所述蛰合剂为聚乙烯醇、乙二醇和己二酸的混合物。
[0006](2)将氯化钴和氯化锰加入到溶液A中，在室温下充分搅拌，使氯化钴和氯化锰晶体充分溶解得到溶液B，在溶液B中氯化钴的浓度为25?50g/L，氯化锰的浓度为50?25g/L。
[0007](3)将溶液B在70?80°C保温10?12小时，促进蛰合剂与原料的化学反应和胶体反应，获得稳定的MnxCo3-x04粉体的前驱体溶液。
[0008](4)将步骤(3)得到的MnxCo3—x04前驱体溶液，加热使溶液蒸发后，逐步加热到730?750 °C烧结，得到氧化锰钴粉体。
[0009]优选的，本发明所述聚乙烯醇、乙二醇和己二酸的摩尔比为2:1:1。
[0010]优选的，本发明步骤(I)中所述加热温度为40?60°C，时间为30-60 min。
[0011]优选的，本发明步骤(4)所述烧结过程为:加热110?120°C保温I?2小时，随后，以5?10 min/°C加热至410?430°C保温I?2小时，然后，再以5?10 min/°C加热至升温至730?750°C保温0.5?I小时，随炉冷却至室温，得到(MnCo ) 304粉体。
[0012]本发明的有益效果:本发明的工艺简单，制备的氧化锰钴稳定，并通过控制氯化钴和氯化锰的比例，可以得到锰钴比例不同的MnxCo3-x04粉体。前驱体溶液采用70?80°C保温10?12小时工艺，促进蛰合剂与原料的化学反应和胶体反应，获得稳定的MnxCo3—x04的前驱体，可以有效避免团聚和沉淀现象。烧结时，采用以5?1 mi n/ °C加热至410?430 °C保温I?2小时的中间工艺，促进锰、钴离子的扩散，有利于这些离子均匀分布，形成稳定的MnxCO3-x04结构。
【附图说明】
[0013]图1实施例1制备得到的Mn2CoO4粉体形貌(氯化钴:氯化锰为2:1)。
[0014]图2实施例1制备得到的Mn2CoO4粉体的粒度分布。
[0015]图3实施例1制备得到的Mn2CoO4粉体的XRD分析结果。
[0016]图4实施例2制备得到的MnCo2O4粉体形貌(氯化钴:氯化锰为1:2)。
[0017]图5实施例2制备得到的MnCo2O4粉体的XRD分析结果。
[0018]图6实施例2制备得到的Mm.5CO1.504粉体的EDS分析结果。
【具体实施方式】
[0019]以下结合【具体实施方式】，对本发明做进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
[0020]实施例1
本实施例所述氧化锰钴粉体的制备方法，具体包括如下步骤:
(1)称取聚乙稀醇0.211101、乙二醇0.1 11101、己二酸0.1 mol倒入烧杯中；
(2)在烧杯中加入100ml去离子水;并置于磁力搅拌器上，设定磁力搅拌器的加热温度为40°C，搅拌时间为30 min，使蛰合剂充分溶解。
[0021](3)称取氯化钴5g和氯化锰2.5g晶体，放到制备好的蛰合剂溶液中，在室温下用磁力搅拌器搅拌30min，使氯化钴和氯化锰晶体充分溶解。
[0022](4)将配置好的溶液放置在恒温箱里，加热到70°C保温10小时，得到(MnCo)3O4粉体的前驱体溶液。
[0023](5)将前驱体溶液倒入坩祸中，加热110°C保温I小时，随后，以5min/°C加热至410°C保温I小时，然后，再以5 11^11/°(:加热至升温至730°(:保温0.5小时，随炉冷却至室温，得到Mn2CoO4粉体，如图1所示。图2为Mn2CoO4粉体的粒度分析结果。可以看出,Mn2CoO4粉体的平均粒度为2.6μπι左右(D5q)。图3为粉体得XRD分析结果，表明粉体由Mn2CoO4相组成。
[0024]实施例2
本实施例所述氧化锰钴粉体的制备方法，具体包括如下步骤:
(1)称取聚乙稀醇0.8mol、乙二醇0.4 mol、己二酸0.4 mol倒入烧杯中；
(2)在烧杯中加入100ml去离子水;并置于磁力搅拌器上，设定磁力搅拌器的加热温度为60 °C，搅拌时间为60 min，使蛰合剂充分溶解。
[0025](3)称取氯化钴2.5g和氯化锰5 g晶体，放到制备好的蛰合剂溶液中，在室温下用磁力搅拌器搅拌60min，使氯化钴和氯化锰晶体充分溶解。
[0026](4)将配置好的溶液放置在恒温箱里，加热到80°C保温12小时，得到(MnCo)3O4粉体的前驱体溶液。
[0027](5)将前驱体溶液倒入坩祸中，加热120°C保温2小时，随后，以10 min/°C加热至430 0C保温2小时，然后，再以10 min/°C加热至升温至750 °C保温I小时，随炉冷却至室温，得到MnCo2O4粉体，如图4所示，粉体的平均粒度为1.Ιμπι左右(D5q)。图5为粉体XRD分析结果，表明粉体有Mn2Co1O4相组成。
[0028]实施例3
本实施例所述(MnCo)3O4粉体的制备方法，具体包括如下步骤:
(1)称取聚乙稀醇0.4mol、乙二醇0.2 mol、己二酸0.2 mol倒入烧杯中；
(2)在烧杯中加入100ml去离子水;并置于磁力搅拌器上，设定磁力搅拌器的加热温度为50 °C，搅拌时间为60 min，使蛰合剂充分溶解。
[0029](3)称取氯化钴3.75g和氯化锰3.75 g晶体，放到制备好的蛰合剂溶液中，在室温下用磁力搅拌器搅拌60min，使氯化钴和氯化锰晶体充分溶解。
[0030](4)将配置好的溶液放置在恒温箱里，加热到75°C保温11小时，得到(MnCo)3O4粉体的前驱体溶液。
[0031](5)将前驱体溶液倒入坩祸中，加热115°C保温1.5小时，随后，以8 min/°C加热至420°C保温1.5小时，然后，再以8 min/°C加热至升温至740°C保温0.8小时，随炉冷却至室温，得到氧化锰钴粉体。图6为粉体EDS分析结果，表明粉体有Mm.5C01.504相组成。
【主权项】
1.一种氧化锰钴粉体的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤: (1)按4?16mol/L的比例将蛰合剂加入到去离子水中，加热、并充分搅拌使蛰合剂充分溶解得到的溶液A，所述蛰合剂为聚乙烯醇、乙二醇和己二酸的混合物； (2)将氯化钴和氯化锰加入到溶液A中，在室温下充分搅拌，使氯化钴和氯化锰晶体充分溶解得到溶液B，在溶液B中氯化钴的浓度为25?50g/L，氯化锰的浓度为50?25g/L; (3)将溶液B密封，在70?80°C保温10?12小时，获得MnxCo3-x04粉体的前驱体溶液； (4)将步骤(3)得到的MnxCo3-x04前驱体溶液，加热使溶液蒸发，然后烧结得到氧化锰钴粉体。2.根据权利要求1所述氧化锰钴粉体的制备方法，其特征在于:所述聚乙烯醇、乙二醇和己二酸的摩尔比2:1:1。3.根据权利要求1所述氧化锰钴粉体的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述加热温度为40?60°C，时间为30-60 min。4.根据权利要求1所述氧化锰钴粉体的制备方法，其特征在于:步骤(4)所述烧结过程为:加热110?120°C保温I?2小时，随后，以5?10 min/°C加热至410?430°C保温I?2小时，然后，再以5?10 min/°C加热至升温至730?750 °C保温0.5?I小时，随炉冷却至室温，得到氧化锰钴粉体。
【专利摘要】本发明公开了一种氧化锰钴粉体的制备方法，属于陶瓷粉末制备及高温陶瓷涂层表面改性工艺技术领域。以聚乙烯醇、乙二醇和己二酸的混合物为蛰合剂，以氯化钴和氯化锰晶体为原料，在一定的工艺条件下，促进氯化钴和氯化锰的化学反应和胶体反应，形成MnxCo3-xO4相，并经过稳定化处理，形成了MnxCo3-xO4前驱体，再经过烧结过程，形成了具有稳定结构的MnxCo3-xO4粉体。本发明工艺简单，制备的MnxCo3-xO4稳定，并通过控制氯化钴和氯化锰的比例，可以得到锰钴比例不同的MnxCo3-xO4粉体。
【IPC分类】C01G51/00, H01M8/0297
【公开号】CN105668648
【申请号】CN201610042395
【发明人】詹肇麟, 王允良, 于晓华, 荣菊, 唐垚, 王远
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月22日