按 1 g BaSn0.5Ya46Zn0.0402.73 化学计量比称取 0.6921 g BaC03、0.2643 g Sn02、
0.1821g Y203和0.0114 g ZnO (分析纯)，加入100 mL乙醇，利用ZrO 2球为磨球，在行星球磨机400 rpm球磨10 h，在80°C干燥后，随后在马弗炉中1000 °C煅烧3 h得到纯BaSn。.5YQ.46ZnaQ402.95粉体。按 9 g Ce 0.sSm0.202.9 化学计量比称取 18.1177g Ce(N03)3.6H20和4.6363 g Sm(N03)3_6H20，配成金属阳离子摩尔浓度为6 mol/L的水溶液，加入10.0212g络合剂柠檬酸(CA) [n (CA): η (金属阳离子)=1:1]，逐滴加入NH3.Η 20调节混合溶液ΡΗ=70将BaSna5Ya46ZnaQ402.73粉体加入该溶液中，超声分散30 min，然后400 rpm球磨3h，取出加热搅拌至80 °(:形成透明凝胶，100 °C干燥10 h，1000 °C煅烧3 h获得具有核壳结构的CeasSma202.9包裹BaSn 0.5Ya46ZnQ.Q402.73复相粉体，将复相粉体装入模具进行干压成型，压力为80 MPa，在空气气氛中在1300 °(:高温烧结5 h，然后自然冷却至室温，制得具有良好导电性能的复相电解质材料。
[0016]所得复相电解质材料的XRD衍射图见图1所示。
[0017]图2为所得复相电解质材料的粉体的透射电镜照片。
[0018]在600 °(:时5 %H2/Ar气氛下，电导率达到1.63X10 2S cm1。图4示出了所得复相电解质材料在空气气氛下电导率与温度的关系图。
[0019]实施例2:
按 3 g BaSn0.5Y0.46Zn0.0402.73 化学计量比称取 2.0762 g BaC03、0.7928 g Sn02、
0.5464g Y203和0.0343 g ZnO (分析纯)，加入100 mL乙醇，利用ZrO 2球为磨球，在行星球磨机600转速/秒球磨8 h，在80°C干燥后，随后在马弗炉中1000 °C煅烧3 h得到纯BaSnQ.5YQ.46ZnaQ402.95粉体。按 7 g Ce0.8Sm0.202.9 的化学计量比称取 14.0915 g Ce (Ν03)3.6Η20和3.606 g Sm(N03)3.6H20(分析纯)，配成阳离子摩尔浓度为5 mol / L的水溶液，加入15.5885 g柠檬酸络合剂(CA) [n(CA): η (金属阳离子)=2:1]，逐滴加入ΝΗ3.Η20调节混合溶液ΡΗ=7。将8&5%5￥。.46211。.。402.73粉体加入该溶液中，超声10 min，然后500 rpm下搅拌4 h混料均匀并打散粉体的团聚，取出加热搅拌至80 °(:形成透明凝胶，100 °C干燥10h，900 °C煅烧2 h获得具有核壳结构的CeasSm0.202.9包裹BaSn Q.5YQ.46ZnaQ402.73复相粉体，将复相粉体装入模具进行干压成型，压力为100 MPa，在空气气氛中在1250 °(:高温烧结3 h，然后自然冷却至室温，制得具有良好导电性能的复相电解质材料。
[0020]在600 °(:时5 %H2/Ar气氛下，电导率达到2.1 X 10 2S cm ^图1示出了所得复相电解质材料的XRD衍射图，图4示出了所得复相电解质材料在空气气氛下电导率与温度的关系图。
[0021]实施例3:
按 5 g BaSn0.5Y0.46Zn0.0402.73 化学计量比称取 3.4604 g BaC03、1.3214 g Sn02、0.9107g Y203和0.0571 g ZnO (分析纯)，加入100 mL乙醇，利用ZrO2球为磨球，在行星球磨机500rpm球磨7 h，在80°C干燥后，随后在马弗炉中900 °C煅烧3 h得到纯BaSn0.5Y0.46Zn0.0402.95粉体。按 5 g Ce0.8Sm0.202.9 的化学计量比称取 10.0654 g Ce (Ν03) 3.6H20 和 2.5757 gSm(N03)3_6H20(分析纯)，配成阳离子摩尔浓度为3 mol / L的水溶液，加入16.7020 g络合剂柠檬酸(CA) [ n (CA): η (金属阳离子)=3:1]，逐滴加入NH3.Η 20调节混合溶液ΡΗ=7ο将1^3]1。.5￥。.46211。.。402.73粉体加入该溶液中，超声10 min，然后400 rpm下球磨4 h混料均匀并打散粉体的团聚，取出加热搅拌至80 °(:形成透明凝胶，100 °C干燥6 h,1000 °C煅烧2 h获得具有核壳结构的CeasSm0.202.9包裹BaSn Q.5YQ.46ZnaQ402.73复相粉体，将复相粉体装入模具进行干压成型，压力为70 MPa，在空气气氛中在1200 °(:高温烧结2 h，然后自然冷却至室温，制得具有良好导电性能的复相电解质材料。
[0022]在600 °(:时5 %H2/Ar气氛下，电导率达到1.02X10 2S cm1。所得复相电解质材料的XRD衍射图见图1所示。图1示出了所得复相电解质材料的XRD衍射图，图3示出了所得复相电解质材料扫面电镜图，图4示出了所得复相电解质材料在空气气氛下电导率与温度的关系图。
[0023]实施例4:
按 7 g BaSn0.5Y0.46Zn0.04 02.73 化学计量比称取 4.8446 g BaC03、1.499 g Sn02、1.2750g Y203和0.0799 g ZnO (分析纯)，加入100 mL乙醇，利用ZrO 2球为磨球，在行星球磨机400 rpm球磨10 h，在80°C干燥后，随后在马弗炉中1000 °C煅烧3 h得到纯BaSn。.5Y。.46Ζη0.0402.73Ο 按 3 g Ce0.8Sm0.202.9 的化学计量比称取 6.0392 Ce (Ν03) 3.6H20 和 1.5454 gSm(N03)3_6H20(分析纯)溶液中，配成阳离子摩尔浓度为2 mol/L的水溶液，加入13.3636g络合剂柠檬酸(CA) [n (CA): η (金属阳离子)=4:1]，逐滴加入NH3.Η 20调节混合溶液ΡΗ=7ο将1^3]1。.5￥。.46211。.。402.73粉体加入该溶液中，超声30 min，然后400 rpm球磨5h混料均匀并打散粉体的团聚，取出加热搅拌至80 °(:形成透明凝胶，100 °C干燥8 h，850 °C煅烧3 h获得具有核壳结构的CeasSmQ.202.9包裹BaSn 0.5YQ.46ZnaQ402.73M相粉体，将复相粉体装入模具进行干压成型，压力为100 MPa，在空气气氛中在1300 °(:高温烧结5 h，然后自然冷却至室温，制得具有良好导电性能的复相电解质材料。
[0024]在600 °(:时5 % H2/Ar气氛下，电导率达到0.78X10 2S cm1。图4示出了所得复相电解质材料在空气气氛下电导率与温度的关系图。
【主权项】
1.一种锡酸钡基复相电解质材料，其特征在于:由以下重量百分比的组分组成: 基体为 BaSn0.5Y0.46Zn0.0402.73: 10~70% ；第二相材料:Ce0.8Sm0.202.9:30~90%o2.—种权利要求1所述的锡酸钡基复相电解质材料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)按BaSnQ.5Ya46ZnQ.Q402.73化学计量比称取BaC03、Sn02、Y203和ZnO，乙醇作为球磨介质，300~600 rpm球磨5~10 h，在80~100°C干燥后，置于空气中800~1000°C锻烧2~3 h ； (2)按Ce0.8Sm0.202.9化学计量比称取Ce(Ν03)3.6Η20和Sm(N03)3_6H20，配成阳离子摩尔浓度为2 ~ 6 mol / L的水溶液，然后加入络合剂柠檬酸CA，逐滴加入NH3.H20调节混合溶液PH=7 ;将步骤(1)所得的粉体分散在该水溶液中，超声分散10~30 min，在300~600 rpm球磨3~5 h，取出加热搅拌至透明凝胶；上述 BaSna5YQ 46ZnaQ402 7；r^ Ce Q.sSma202 9的质量比为:10~70:30~90 ； (3)将步骤(2)所得凝胶在80~100°C下干燥8~10h，在800~1000°C热处理2~3 h获得CeasSm0.202.9包裹BaSn a5YQ.46ZnaQ402.7^米复相粉体，将纳米复相粉体装入模具在50-100MPa进行干压成型，在1200~1300°C高温烧结3~5 h，最终得到电解质材料。3.根据权利要求2所述的锡酸钡基复相电解质材料的制备方法，其特征在于:所述络合剂柠檬酸与金属阳离子的摩尔比为1:1~4:1。
【专利摘要】本发明公开了一种锡酸钡基复相电解质材料及其制备方法，属于陶瓷材料技术领域。本发明利用Zn和Y共掺杂的方式，获得易烧结、高电导率和化学稳定性BaSn0.5Y0.46Zn0.04O2.73为基体；通过溶胶-凝胶与球磨相结合的方法使第二相Ce0.8Sm0.2O2.9均匀包裹在BaSn0.5Y0.46Zn0.04O2.73的表面，获得具有核壳结构的纳米复相材料。基于两相界面的质子和氧离子快速传导机理，获得易烧结、高稳定性和高电导率的质子/氧离子共传导BaSn0.5Y0.46Zn0.04O2.73/Ce0.8Sm0.2O2.9复相电解质材料。
【IPC分类】H01M8/10, H01M8/1016
【公开号】CN105428677
【申请号】CN201510870455
【发明人】王延忠, 董英鸽, 张国祥, 刘炜, 常青, 胡胜亮, 杨金龙
【申请人】中北大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月2日