具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三的不同点是:步骤二中所述的氧氯化锆溶液的浓度为1.6mol/L。其他与【具体实施方式】一至三相同。
[0030]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四的不同点是:步骤二中所述的纳米稀土锆酸盐粉体和碳酸盐的质量比为1:1。其他与【具体实施方式】一至四相同。
[0031 ]通过以下试验验证本发明的有益效果:
[0032]试验一:本试验为一种稀土锆酸盐/碳酸盐复合电解质粉体的制备方法，具体是按以下步骤进行的:
[0033]一、制备稀土硝酸盐溶液:将浓硝酸和蒸馏水等体积混合，得到稀硝酸溶液;按照分子式SmGdZr2O7的化学计量比称量氧化钐和氧化钆，然后一起置于稀硝酸溶液中，在温度为100°C的水浴中加热至澄清，自然冷却至室温，得到稀土硝酸盐溶液;所述的稀土硝酸盐溶液中Sm3+和Gd3+的总浓度之和为2mol/L;
[0034]二、稀土硝酸盐溶液和氧氯化锆溶液混合:将ZrOCl2.SH2O溶解于蒸馏水中得到氧氯化锆溶液;将氧氯化锆溶液和步骤一制备的稀土硝酸盐溶液均匀混合，然后加入蒸馏水，在室温下搅拌至澄清，得到混合溶液;所述的氧氯化锆溶液的浓度为1.6mol/L;所述的混合溶液中Zr4+的摩尔数与Sm3+和Gd3+两者摩尔数总和的比值为1:1;所述的混合溶液中Sm3+、Gd3+和Zr4+的总浓度之和为0.8mol/L;
[0035]三、共沉淀:将质量分数为22%?25%的氨水与蒸馏水混合，体积比为I: 4，磁力搅拌均匀，得到沉淀剂;将步骤二得到的混合溶液，置于喷壶中，将混合溶液利用喷壶雾化喷入处于磁力搅拌的沉淀剂中至PH值为10，继续磁力搅拌2h后，得到絮状沉淀，用保鲜膜密封，置于室温中静置沉淀12h;;
[0036]四、离心、干燥:将步骤三得到的絮状沉淀在转速为8000rpm的条件下离心分离2min，用蒸馏水洗涤离心分离得到的沉淀7次，再用无水乙醇洗涤3次，每次用无水乙醇洗涤后要在无水乙醇中浸泡5h，将洗涤后的沉淀放入烘箱中，在温度为85°C的条件下烘干12h，得到分散均匀的稀土锆酸盐纳米前驱体粉体；
[0037]五、煅烧:将步骤四得到的分散均匀的稀土锆酸盐纳米前驱体粉体在温度为450°C的条件下煅烧2h，自然冷却至室温，得到分散良好的纳米稀土锆酸盐粉体SmGdZr2O7;
[0038]六、将步骤五制备的分散良好的纳米稀土锆酸盐粉体和碳酸盐混合，以无水乙醇为介质在球磨机中湿磨3h，然后在温度为85°C的条件下干燥12h，在空气炉中在温度为600°C的条件下煅烧3h，在温度为600°C的条件下直接从炉中取出后冷却至室温，用玛瑙研钵研磨，得到稀土锆酸盐/碳酸盐复合物粉末;所述的碳酸盐和纳米稀土锆酸盐粉体的质量比为1:9;所述的碳酸盐为Li2CO3和Na2CO3的混合物，Li2CO3和Na2CO3的摩尔比为13:12。
[0039]步骤一中所述的浓硝酸的质量分数为65%?68%。
[0040]试验二:本试验为一种稀土锆酸盐/碳酸盐复合电解质粉体的制备方法，与试验一的区别是步骤五中煅烧温度为600°C，煅烧时间2h，其它与试验一相同。
[0041]试验三:本试验为一种稀土锆酸盐/碳酸盐复合电解质粉体的制备方法，与试验一的区别是步骤五中煅烧温度为800°C，煅烧时间2h，其它与试验一相同。
[0042]试验四:本试验为一种稀土锆酸盐/碳酸盐复合电解质粉体的制备方法，与试验一的区别是步骤五中煅烧温度为800°C，煅烧时间5h，其它与试验一相同。
[0043]试验五:本试验为一种稀土锆酸盐/碳酸盐复合电解质粉体的制备方法，与试验四的区别是步骤四中用无水乙醇洗涤5次，其它与试验一相同。
[0044]图1为XRD图，曲线I为试验四中步骤五制备的分散良好的纳米稀土锆酸盐粉体SmGdZr2O7,曲线2为试验三中步骤五制备的分散良好的纳米稀土锆酸盐粉体SmGdZr2O7,曲线3为试验二中步骤五制备的分散良好的纳米稀土锆酸盐粉体SmGdZr2O7,曲线4为试验一中步骤五制备的分散良好的纳米稀土锆酸盐粉体SmGdZr2O7。从图中可以看出在温度为450°C，煅烧2h时SmGdZr2O7已经开始晶化，在温度为600°C，煅烧2h时SmGdZr2O7已经进一步结晶成型，在温度为800°C，煅烧2h时SmGdZr2O7结晶成型，衍射峰更加尖锐，在温度为800°C，煅烧5h时SmGdZr2O7结晶成型，衍射峰更加尖锐。
[0045]图2为试验四中步骤五制备的分散良好的纳米稀土锆酸盐粉体SmGdZr2O7的TEM图，从图中可以看出SmGdZr207粉体整体上呈细小的近球形颗粒，粉体粒径达到20nm，有团聚现象发生，结晶状态良好。
[0046]图3为试验五中步骤五制备的分散良好的纳米稀土锆酸盐粉体SmGdZr2O7的SEM图，从图中可以看出SmGdZr2O7粉体整体上呈细小的近球形颗粒，粉体粒径达到30nm，分散性良好，结晶状态良好。
【主权项】
1.一种稀土锆酸盐/碳酸盐复合电解质粉体的制备方法，其特征在于稀土锆酸盐/碳酸盐复合电解质粉体的制备方法是按以下步骤进行的: 一、制备稀土硝酸盐溶液:将浓硝酸和蒸馏水等体积混合，得到稀硝酸溶液;按照分子式SmxGd2-xZr207的化学计量比称量氧化钐和氧化钆，然后一起置于稀硝酸溶液中，在温度为80°C?100°C的水浴中加热至澄清，自然冷却至室温，得到稀土硝酸盐溶液;所述的稀土硝酸盐溶液中Sm3+和Gd3+的总浓度之和为lmol/L?3mol/L;0 <x<2； 二、稀土硝酸盐溶液和氧氯化锆溶液混合:将ZrOCl2.SH2O溶解于蒸馏水中得到氧氯化锆溶液;将氧氯化锆溶液和步骤一制备的稀土硝酸盐溶液均匀混合，然后加入蒸馏水，在室温下搅拌至澄清，得到混合溶液;所述的氧氯化锆溶液的浓度为lmol/L?2mol/L;所述的混合溶液中Zr4+的摩尔数与Sm3+和Gd3+两者摩尔数总和的比值为1:1;所述的混合溶液中Sm3+、Gd3+和Zr4+的总浓度之和为0.6mol/L?lmol/L; 三、共沉淀:将质量分数为22%?25%的氨水与蒸馏水混合，体积比为1:(I?5)，磁力搅拌均匀，得到沉淀剂;将步骤二得到的混合溶液置于喷壶中，将混合溶液利用喷壶雾化喷入处于磁力搅拌的沉淀剂中至PH值为8?11，继续磁力搅拌0.5h?31!后，得到絮状沉淀，用保鲜膜密封，置于室温中静置沉淀Sh?14h; 四、离心、干燥:将步骤三得到的絮状沉淀在转速为5000rpm?8000rpm的条件下离心分离Imin?3min，用蒸馈水洗涤离心分离得到的沉淀4次?10次，再用无水乙醇洗涤3次?5次，每次用无水乙醇洗涤后要在无水乙醇中浸泡0.5h?5h，将洗涤后的沉淀放入烘箱中，在温度为60°C?100°C的条件下烘干1h?24h，得到分散均匀的稀土锆酸盐纳米前驱体粉体； 五、煅烧:将步骤四得到的分散均匀的稀土锆酸盐纳米前驱体粉体在温度为400°C?1000°C的条件下煅烧0.5h?1h，自然冷却至室温，得到分散良好的纳米稀土锆酸盐粉体； 六、将步骤五制备的分散良好的纳米稀土锆酸盐粉体和碳酸盐混合，以无水乙醇为介质在球磨机中湿磨2h?6h，然后在温度为85°C的条件下干燥8h?12h，在空气炉中在温度为500°C?700°C的条件下煅烧0.5h?5h，在温度为500°C?700°C的条件下直接从炉中取出后冷却至室温，用玛瑙研钵研磨，得到稀土锆酸盐/碳酸盐复合物粉末;所述的碳酸盐和纳米稀土锆酸盐粉体的质量比为1: (I?9);所述的碳酸盐为Li2C03、Na2C03和K2CO3中一种或两种的混合物。2.根据权利要求1所述的一种稀土锆酸盐/碳酸盐复合电解质粉体的制备方法，其特征在于步骤一中所述的浓硝酸的质量分数为65%?68%。3.根据权利要求1所述的一种稀土锆酸盐/碳酸盐复合电解质粉体的制备方法，其特征在于步骤一中所述的稀土硝酸盐溶液中Sm3+和Gd3+的总浓度之和为2mol/L。4.根据权利要求1所述的一种稀土锆酸盐/碳酸盐复合电解质粉体的制备方法，其特征在于步骤二中所述的氧氯化错溶液的浓度为I.6mol/L。5.根据权利要求1所述的一种稀土锆酸盐/碳酸盐复合电解质粉体的制备方法，其特征在于步骤二中所述的纳米稀土锆酸盐粉体和碳酸盐的质量比为1:1。
【专利摘要】一种稀土锆酸盐/碳酸盐复合电解质粉体的制备方法，它涉及一种固体氧化物燃料电池电解质粉体材料的制备方法。本发明是为了解决目前固体氧化物燃料电池工作温度高，进而产生电极在高温发生烧结、使孔隙率减小、活性降低、电解质密封和连接材料选择困难的技术问题。本发明：一、制备稀土硝酸盐溶液；二、稀土硝酸盐溶液和氧氯化锆溶液混合；三、共沉淀；四、离心、干燥；五、煅烧；六、制备复合材料。本发明优点：本发明能在一般实验室条件下进行，条件温和易控，制备的稀土锆酸盐粉体分散性良好，晶体结构、形貌和粒径可控，生产成本较低，制备方法简单，无环境污染，粉体性能良好并能实现大规模批量生产。本发明应用于燃料电池领域。
【IPC分类】H01M8/1253
【公开号】CN105552415
【申请号】CN201511007727
【发明人】刘占国, 靳玉俊, 欧阳家虎, 曹桂
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月28日