2°C /min的速度升温至550°C，保温Ih后，随炉冷却到室温；再将脱胶后的坯体置于程序升温箱式电阻炉中，以10°C /min的速度升至950°C，保温15h，后随炉冷却到室温取出。得到氧离子导体陶瓷片。
[0047]本实施例制备的Lah9Mo2O9=Er \。4，Yb\J甸瓷片的XRD图如图1所示。XRD结果与ICSD-172479卡片的衍射峰完全一致，没有杂峰出现，说明本实施例所得的产物具有与La2Mo2O9相同的晶体结构。本实施例制备的La L9Mo209:Er \。4，Yb\M氧离子导体陶瓷片不同温度下的复阻抗cole-cole图及不同频率下的介电常数图见图2?5。图2?3说明该陶瓷片在不同温度下的具有不同的复阻抗值，图4?5说明该陶瓷片的介电常数随频率以及温度的变化而变化，具有氧离子导体特性。
[0048]实施例2
[0049]准确称取1.0833g La2O3^l.0076g Μο03、0.0268g Er203、0.0414g Yb2O3,混合上述原料后在玛瑙研钵中研磨均匀，得到前驱体混合物。将前驱体混合物置于程序升温箱式电阻炉中，以8°C /min的速度升温至600°C，保温8h，随炉冷却至室温后，取出再次研磨；将得到的粉末以10°C /min的速度升至1000°C，保温15h ;随炉冷却到室温后取出，进行研磨。得到 La19Mo2OgiEr \。4，Yb\Q6粉末样品。
[0050]本实施例制备的Lah9Mo2O9=Er \。4，Yb\Q6粉末的XRD图与图1 一致。其XRD结果与ICSD-172479卡片的衍射峰完全一致，没有杂峰出现，说明本实施例所得的产物具有与La2Mo2O9相同的晶体结构。本实施例制备的La L9Mo209:Er \。4，Yb\Q6粉末以Er 3+为激活离子，以Yb3+为敏化离子。980nm激光激发下，不同温度下的发射光谱图见图6?8。图6?7为323K，523K下的发射光谱说明该氧离子导体能被980nm激光有效激发，发射出波长在525nm，548nm的绿光以及660nm的红光。在不同的温度下，绿光峰峰形发生变化。图8为不同温度下，将光谱在548nm处归一化后，得到的归一化光谱。可见归一化后的525nm处绿光峰强度随着温度的升高而升高，而这正是FIR技术的原理。
[0051 ] 图9?10为525nm和548nm绿光峰积分强度比率对数随温度的倒数以及积分强度比率随温度的变化图。图中虚线为根据FIR公式进行拟合，得出的测温曲线。虚线的拟合度极高。通过探测980nm激光激发下该氧离子导体两绿光峰的积分强度比率，根据该拟合曲线，可以实时原位地检测该燃料电池用氧离子导体在应用过程中的温度。
[0052]实施例3
[0053]本实施例制备的原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体粉体材料为:La1.96Mo209:Er \。2，Yb\Q2，其制备过程如下:按化学式准确称取La203、MoO3, Er2O3, Yb2O3,混合上述原料后在玛瑙研钵中研磨均匀，得到前驱体混合物。将前驱体混合物置于程序升温箱式电阻炉中，以11°C /min的速度升温至500°C，保温llh，随炉冷却至室温后，取出再次研磨；将得到的粉末以7°C /min的速度升至900°C，保温1h ;随炉冷却到室温后取出，进行研磨。得到 Lah96Mo2O9-Er \。2，Yb\Q2粉末样品。
[0054]本实施例的Lah96Mo2O9=Er \。2，Yb\Q2?末样品的测试结果与实施例2类似，在此不再赘述。
[0055]实施例4
[0056]本实施例制备的原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料为=Lau4Mo2O9:Er\08) Yb3V08,其制备过程如下:按化学式准确称取La203、MoO3, Er203、Yb2O3,混合上述原料后在玛瑙研钵中研磨均匀，得到前驱体混合物。将前驱体混合物置于程序升温箱式电阻炉中，以8°C /min的速度升温至600°C，保温llh，随炉冷却至室温后，取出再次研磨；在所得粉末中添加PVA粘结剂，后在研钵中研磨使粘结剂与样品混合均匀，直至成为干燥的均匀粉状物质。后模压成片，进行脱胶:将模压得到的陶瓷生坯置于程序升温箱式电阻炉中，以30C /min的速度升温至200°C，保温2h ;以2°C /min的速度升温至400°C，保温4h ;以3°C /min的速度升温至600°C，保温2h后，随炉冷却到室温。再将坯体置于程序升温箱式电阻炉中，以irC /min的速度升至1100°C，保温15h，后随炉冷却到室温取出。得到氧离子导体陶瓷片。
[0057]本实施例的Lau4Mo2O9=Er \08, Yb\QS的测试结果与实施例2类似，在此不再赘述。
[0058]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料，其特征在于，以La 2 x ,Mo2O9为基质，以稀土离子Er3+作为激活离子，以Yb 3+为敏化离子，化学组成为La2xyMo2O9:Er3+X, Yb3+y，其中 0.002 ^ X ^ 0.08，0.02 ^ y ^ 0.08。2.权利要求1所述的可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)按化学组成为La2 x yMo209:Er 3+x, Yb3+y，其中 0.002 ^ χ ^ 0.08，0.02 彡 y 彡 0.08 中各元素的化学计量比，称取对应的原料:含La化合物、含Mo化合物、含Er化合物、含Yb化合物，混合原料后在玛瑙研钵中研磨均匀，得到前驱体混合物； (2)前驱体混合物在500°C?600°C下进行第一次烧结，将烧结后随炉冷却至室温后，取出研磨； (3)步骤(2)研磨后的物料在950?1150°C下进行第二次烧结，得到氧离子导体粉末。3.根据权利要求2所述的可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述第一次烧结，具体为: 将前驱体混合物置于程序升温箱式电阻炉中，以8°C /min?irC /min的速度升温至500 ?600°C，保温 8 ?llh。4.根据权利要求2所述的可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述第二次烧结，具体为: 将步骤⑵研磨后的物料置于程序升温箱式电阻炉中，以7V /min?11°C /min的速度升温至900?1100°C，保温10?15h。5.根据权利要求2所述的可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料的制备方法，其特征在于，所述含La化合物为La2O3;所述含Mo化合物为MoO 3;所述含Er化合物为Er2O3;所述含Yb化合物为Yb 203。6.权利要求1所述的可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)按化学组成为La2 x yMo209:Er 3+x, Yb3+y，其中 0.002 ^ χ ^ 0.08，0.02 彡 y 彡 0.08 中各元素的化学计量比，称取对应的原料:含La化合物、含Mo化合物、含Er化合物、含Yb化合物，混合原料后在玛瑙研钵中研磨均匀，得到前驱体混合物； (2)前驱体混合物在500°C?600°C下进行第一次烧结，将烧结后随炉冷却至室温后，取出研磨； (3)在步骤⑵研磨后的物料中添加PVA粘结剂，造粒后模压成片，脱胶后在900?1100°C下进行第二次烧结，得到氧离子导体陶瓷片。7.根据权利要求6所述的可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述第一次烧结，具体为: 将前驱体混合物置于程序升温箱式电阻炉中，以8°C /min?irC /min的速度升温至500 ?600°C，保温 8 ?llh。8.根据权利要求6所述的可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述第二次烧结，具体为: 将脱胶后的坯体置于程序升温箱式电阻炉中，以7V /min?irC /min的速度升温至900 ?IlOOcC，保温 10 ?15ho9.根据权利要求6所述的可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述脱胶，具体为: 将模压得到的陶瓷生坯置于程序升温箱式电阻炉中，以2°C /min?3°C /min的速度升温至150?200 °C，保温I?2h ;以1°C /min?2°C /min的速度升温至350?400 °C，保温3?4h ;以2°C /min?3°C /min的速度升温至550?600°C，保温I?2h后，随炉冷却到室温。10.根据权利要求6所述的可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料的制备方法，其特征在于，所述含La化合物为La2O3;所述含Mo化合物为MoO 3;所述含Er化合物为Er2O3;所述含Yb化合物为Yb 203。
【专利摘要】本发明公开了一种可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料，以La2-x-yMo2O9为基质，以稀土离子Er3+作为激活离子，以Yb3+为敏化离子，化学组成为La2-x-yMo2O9：Er3+x,Yb3+y，其中0.002≤x≤0.08，0.02≤y≤0.08。本发明还公开了上述氧离子导体材料的制备方法。本发明的可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体，在980nm激光照射高温下工作中的燃料电池用氧离子导体材料，探测该材料525和548nm绿光发射的荧光强度比随温度的变化，可实现对处于高温下应用中的氧离子导体的非接触式原位温度探测，灵敏度较高。
【IPC分类】H01M4/86, H01M4/88
【公开号】CN105140532
【申请号】CN201510465937
【发明人】叶柿, 李烨, 张勤远, 易雄
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月30日