一种氧化锰钴涂层前驱体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氧化锰钴涂层前驱体的制备方法，属于固体氧化物表面改性技术领域。
【背景技术】
[0002]固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell，简称S0FC)，是一种将化学能转化为电能的发电装置。它具有高效、清洁、环境友好等优点，被广泛的应用于军事、航空航天和交通运输等领域。S0FC连接体，连接相邻电池的阳极、阴极，隔绝氧化性气体、燃料气体，具有收集电流、耐高温、耐腐蚀等特性，是制约S0FC发展的关键构件之一。
[0003]至今为止，在连接体上涂覆涂层以改善其表面性能，是大多数研究者关注的热点、难点问题。众多涂层材料中，被认为最具潜力的是尖晶石结构的(Mn，Co)304O然而，电镀、电沉积、磁控溅射、气溶胶喷涂、物理气相沉积等方法工艺复杂、成本高昂，而且制备的连接体大多电池容量较低、循环性较差。化学计量容易控、合成温度低、反应时间短、粒子尺寸小、粒度均匀度高、比表面积大的(Mn，Co)304涂层前驱体制备方法还较为少见。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:现有的电镀、电沉积、物理气相沉积等方法制备(Mn, Co) 304涂层如驱体工艺复杂、成本尚昂、反应时间长等缺点。
[0005]本发明的目的在于提供一种氧化锰钴涂层前驱体的制备方法，具体包括以下步骤:
(1)将硝酸钴和硝酸锰添加到70~90°c恒温蒸馏水中，搅拌均匀得到混合溶液A，在溶液A中硝酸钴的添加量为0.1039-9.4591g/ml，硝酸锰的添加量为1.2501g/ml ;
(2)按0.1-0.9607g/ml的添加量在溶液A中加入蛰合剂得到溶液B ;
(3)在溶液B中缓慢滴加氨水(ΝΗ3.H20)直到产生絮状溶胶-凝胶；
(4)将絮状溶胶-凝胶烧结后得到氧化锰钴涂层前驱体。
[0006]优选的，本发明所述蛰合剂为聚乙烯醇、乙二醇、己二酸、柠檬酸中的一种或几种组合。
[0007]本发明步骤(4)中所述烧结条件为:按照1°C /min的升温速率，将温度升至85~300°C，保温60~480min ;接着继续升温至300~750°C，保温300~480min ;然后升温至750-900 °C，保温480~600min后随炉冷却。
[0008]本发明的有益效果:本发明克服了现有的电镀、电沉积、物理气相沉积等方法制备(Mn, Co)304涂层前驱体工艺复杂、成本高昂、反应时间长等缺点。在室温下即可完成全部反应，具有原材料价格便宜，能够精确控制涂层配比，烧结后涂层粒子的尺寸较小、粒度均匀、比表面积大，涂层耐高温、耐腐蚀性强、与基体结合牢固(与连接体基体热膨胀系数相近)等优点，为金属氧化物燃料电池连接体使用寿命的延长提供了坚实的基础。
【附图说明】
[0009]图1为实施例1制备得到的氧化锰钴涂层前驱体的SEM表面形貌；
图2为实施例1制备得到的氧化锰钴涂层前驱体的的EDS元素分析；
图3为实施例1制备得到的絮状溶胶-凝胶产物的粒径大小和分布情况。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
[0011]实施例1
本实施例所述的溶胶-凝胶制备氧化锰钴涂层前驱体的方法，具体包括如下步骤:
(1)将硝酸钴和硝酸锰添加到70°c恒温蒸馏水中，搅拌均匀得到混合溶液A;在溶液A中硝酸钴的添加量为2.9105g/ml，硝酸锰的添加量为1.2501g/ml ；
(2)按0.lg/ml的添加量在溶液A中加入蛰合剂柠檬酸(C6Hs07.H20)得到溶液B ;
(3)在溶液B中缓慢滴加氨水(ΝΗ3.H20)直到产生絮状溶胶-凝胶；
(4)将絮状溶胶-凝胶烧结后得到氧化锰钴涂层前驱体。
[0012]本发明步骤(4)中所述烧结条件为:按1°C /min的升温速率，将温度升至85°C，保温480min ;接着继续升温至300°C，保温300min ;然后升温至750°C，保温600min后随炉冷却。
[0013]本实施所述氧化锰钴涂层前驱体的SEM表面形貌如图1所示。从图中可以看出，氧化锰钴涂层前驱体的粒径较为均匀、涂层致密、晶粒形状规则完整。氧化锰钴涂层前驱体的EDS元素分析如图2所示。从图中可以看出，氧化锰钴涂层中锰元素和钴元素的配比为2:1，与步骤(2)中配比一致。氧化锰钴絮状溶胶-凝胶产物的粒径大小和分布情况如图3所示。从图中可以看出，状溶胶-凝胶产物的粒径大小在3μπι左右，这与SEM结果吻合。此夕卜，絮状溶胶-凝胶产物的粒径的分布较窄，这一结果也得到了 SEM图的证实。
[0014]实施例2
本实施例所述的溶胶-凝胶制备氧化锰钴涂层前驱体的方法，具体包括如下步骤:
(1)将硝酸钴和硝酸锰添加到80°C恒温蒸馏水中，搅拌均匀得到混合溶液A;在溶液A中硝酸钴的添加量为0.1039g/ml，硝酸锰的添加量为1.2501g/ml ；
(2)分别按0.2980g/ml、0.1035g/ml和0.2436g/ml的添加量在溶液A中加入蛰合剂聚乙烯醇、乙二醇和己二酸得到溶液B ;
(3)在溶液B中缓慢滴加氨水(ΝΗ3.H20)直到产生絮状溶胶-凝胶；
(4)将絮状溶胶-凝胶烧结后得到氧化锰钴涂层前驱体。
[0015]本发明步骤(4)中所述烧结条件为:按照1°C /min的升温速率，将温度升至200°C，保温200min ;接着继续升温至500°C，保温400min ;然后升温至820 °C，保温480min后随炉冷却。
[0016]实施例3
本实施例所述的溶胶-凝胶制备氧化锰钴涂层前驱体的方法，具体包括如下步骤:
(1)将硝酸钴和硝酸锰添加到90°C恒温蒸馏水中，搅拌均匀得到混合溶液A ;在溶液A中硝酸钴的添加量为9.4591g/ml，硝酸锰的添加量为1.2501g/ml ； (2)分别按0.4470g/ml和0.4552g/ml的添加量在溶液A中加入蛰合剂聚乙烯醇和乙二醇得到溶液B;
(3)在溶液B中缓慢滴加氨水(ΝΗ3.H20)直到产生絮状溶胶-凝胶；
(4)将絮状溶胶-凝胶烧结后得到氧化锰钴涂层前驱体。
[0017]本发明步骤(4)中所述烧结条件为:按照1°C /min的升温速率，将温度升至300 °C，保温60min ;接着继续升温至750 °C，保温480min ;然后升温至900 °C，保温540min后随炉冷却。
【主权项】
1.一种氧化锰钴涂层前驱体的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤: (1)将硝酸钴和硝酸锰添加到70~90°c恒温蒸馏水中，搅拌均匀得到混合溶液A，在溶液A中硝酸钴的添加量为0.1039-9.4591g/ml，硝酸锰的添加量为1.2501g/ml ; (2)按0.1-0.9607g/ml的添加量在溶液A中加入蛰合剂得到溶液B ; (3)在溶液B中缓慢滴加氨水直到产生絮状溶胶-凝胶； (4)将絮状溶胶-凝胶烧结后得到氧化锰钴涂层前驱体。2.根据权利要求1所述的氧化锰钴涂层前驱体的制备方法，其特征在于:所述蛰合剂为聚乙烯醇、乙二醇、己二酸、柠檬酸中的一种或几种按任意比例混合。3.根据权利要求1所述的氧化锰钴涂层前驱体的制备方法，其特征在于:烧结条件为:按照l°c /min的升温速率，将温度升至85~300°C，保温60~480min ;接着继续升温至300~750°C，保温300~480min ;然后升温至750~900°C，保温480~600min后随炉冷却。
【专利摘要】本发明公开一种氧化锰钴涂层前驱体的制备方法，属于固体氧化物燃料电池连接体表面改性工艺技术领域。本发明克服了电镀、电沉积、物理气相沉积等方法制备(Mn,Co)3O4涂层前驱体工艺复杂、成本高昂、反应时间长等缺点；选用硝酸锰、硝酸钴、柠檬酸、聚乙烯醇、乙二醇、己二酸和氨水等试剂，利用溶胶-凝胶法制备化学计量易控、粒子尺寸较小、粒度均匀、比表面积大的(Mn,Co)3O4涂层前驱体。本发明所述方法在室温下即可完成全部反应，可以精确控制涂层配比，烧结后涂层粒子的尺寸较小、粒度均匀、比表面积大、致密可靠。
【IPC分类】H01M8/0297, H01M8/10, C01G51/00, H01M8/02
【公开号】CN105236497
【申请号】CN201510643472
【发明人】于晓华, 荣菊, 詹肇麟, 唐垚, 王远, 刘忠
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月8日