本發(fā)明屬于固態(tài)電解質(zhì)材料，具體涉及一種zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ納米粉體。

背景技術(shù)：

1、與其它氧化物材料相比，zro2在高溫下具有良好的導(dǎo)電性，良好的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性，可以作為固體氧化物燃料電池電解質(zhì)的候選材料。質(zhì)子導(dǎo)體氧化物在低溫固體氧化物燃料電池合成中的應(yīng)用研究和發(fā)展受到了極大的關(guān)注。一些abo3型鈣鈦礦氧化物在含氫或水的氣氛中具有較高的質(zhì)子導(dǎo)電性，典型的材料包括具有較大尺寸的a位陽離子的baceo3基和bazro3基質(zhì)子導(dǎo)體氧化物。其中，鋯酸鋇鈣鈦礦結(jié)構(gòu)為立方相，機(jī)械性能好，熔點(diǎn)高(2700℃)，在400-700℃中溫范圍內(nèi)更加穩(wěn)定，不與co2、so2等酸性氣體以及水蒸氣反應(yīng)。目前研究表明，將zro2/bazro3復(fù)合能夠提高材料的導(dǎo)電性，主要是因?yàn)閦ro2/bazro3兩相之間的界面可以作為h+和o2-的高速通道而提高電導(dǎo)率。但是其導(dǎo)電性的提升并不明顯，主要是因?yàn)椴捎脵C(jī)械混合法引入bazro3第二相后，zro2/bazro3之間界面存在分隔孤立、不連續(xù)問題。第二相晶粒孤立存在、兩相界面無法相互連通形成網(wǎng)絡(luò)，盡管引入的兩相界面電導(dǎo)率很高，但仍被低電導(dǎo)率的zro2晶粒分割阻斷，復(fù)相陶瓷總的電導(dǎo)率仍然無法大幅度地提高。此外，采用傳統(tǒng)的機(jī)械混合法引入第二相獲得復(fù)相陶瓷還同時(shí)存在第二相團(tuán)聚和分布不均勻的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ納米粉體。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、一種zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ納米粉體，通過調(diào)控材料結(jié)構(gòu)和制備方法提高材料的導(dǎo)電率；zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ的納米粉體以zr0.786y0.214o1.866-δ為內(nèi)核，bazr0.78y0.22o3-δ為外殼，其中δ＝0.1～0.5。

4、所述zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ納米粉體的制備方法，包括如下步驟：

5、(1)將zr(ch3coo)4、y(no3)3·6h2o和檸檬酸加入水中制備核前驅(qū)體水溶液，然后加入氨水調(diào)節(jié)溶液ph進(jìn)行攪拌，之后進(jìn)行超聲分散，獲得懸濁液a；

6、(2)將ba(cooch3)2、zr(ch3coo)4、y(no3)3·6h2o和十二烷基苯磺酸鈉和加入水中制備殼前驅(qū)體水溶液進(jìn)行攪拌，制得溶液b；

7、(3)將懸濁液a與溶液b混合，加入氨水調(diào)節(jié)ph進(jìn)行攪拌，然后進(jìn)行超聲分散，過濾后獲得沉淀c；

8、(4)對沉淀c進(jìn)行洗滌、干燥、煅燒后，獲得zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ核殼結(jié)構(gòu)納米粉體。

9、本發(fā)明選用bazr0.78y0.22o3-δ質(zhì)子導(dǎo)體作為外殼有效解決制約內(nèi)核zr0.786y0.214o1.866-δ離子導(dǎo)體極低的晶界電導(dǎo)率問題，將質(zhì)子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體結(jié)合，協(xié)同提高材料的導(dǎo)電率。

10、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述zr(ch3coo)4、y(no3)3·6h2o和檸檬酸的摩爾比為0.8:(0.1～0.2):(0.1～0.15)。

11、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述ba(cooch3)2、zr(ch3coo)4、y(no3)3·6h2o和十二烷基苯磺酸鈉的摩爾比為(1～1.6):0.8:(0.1～0.2):(0.1～0.15)。

12、本發(fā)明使用檸檬酸和十二烷基苯磺酸鈉結(jié)合修飾zr0.786y0.214o1.866-δ離子導(dǎo)體，一方面協(xié)同促進(jìn)核殼結(jié)構(gòu)形成，提升zr0.786y0.214o1.866-δ離子導(dǎo)體和bazr0.78y0.22o3-δ質(zhì)子導(dǎo)體的界面連續(xù)性，構(gòu)建離子導(dǎo)電通道，提高材料的導(dǎo)電性。如果缺少檸檬酸，制備的納米粉體材料形貌不均一，團(tuán)聚嚴(yán)重，尺寸不均勻，出現(xiàn)部分非核殼結(jié)構(gòu)材料，并且材料的導(dǎo)電性顯著下降。如果缺少十二烷基苯磺酸鈉，材料的分散性較差，核與殼之間化學(xué)結(jié)合力弱以及力學(xué)性能變差，而影響電導(dǎo)率下降。

13、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，核前驅(qū)體水溶液中核前驅(qū)體的濃度為0.1～1mol/l，殼前驅(qū)體水溶液中殼前驅(qū)體的濃度為0.3～1.5mol/l。

14、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述步驟(3)中，懸濁液a和溶液b的體積比為(0.5～1)：1。

15、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述步驟(1)中ph為8～10。

16、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述步驟(3)中ph為9～10。

17、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述煅燒的溫度為950℃，時(shí)間為4h。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過制備以zr0.786y0.214o1.866-δ為內(nèi)核，以bazr0.78y0.22o3-δ為外殼的ydz@bzy核殼結(jié)構(gòu)納米粉體，提高zr0.786y0.214o1.866-δ相與bazr0.78y0.22o3-δ相的界面比例，提升兩相界面連續(xù)性，構(gòu)建大量的離子導(dǎo)電通道，進(jìn)一步提升納米粉體電導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)雙離子導(dǎo)體(內(nèi)核離子導(dǎo)體外殼質(zhì)子導(dǎo)體)復(fù)合電解質(zhì)電導(dǎo)率提高，解決了傳統(tǒng)機(jī)械混合法制備的ydz相與bzy相之間界面分隔以及不連續(xù)、第二相分布不均勻的問題，實(shí)現(xiàn)第二相/zro2界面的連續(xù)和導(dǎo)通，從而避免了兩種粉體分別制備后再混粉時(shí)顆粒分散的難題和兩相界面不連續(xù)的弊端。另外，本發(fā)明通過共沉淀制備bazr0.78y0.22o3-δ外殼，可以有效減少反應(yīng)過程中粉體的團(tuán)聚，保持較小的粒徑，各種金屬元素同時(shí)沉淀，成分更加均勻。

技術(shù)特征：

1.一種zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ納米粉體，其特征在于，通過調(diào)控材料結(jié)構(gòu)和制備方法提高材料的導(dǎo)電率；zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ的納米粉體以zr0.786y0.214o1.866-δ為內(nèi)核，bazr0.78y0.22o3-δ為外殼，其中δ＝0.1～0.5；

2.如權(quán)利要求1所述zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ納米粉體，其特征在于，所述zr(ch3coo)4、y(no3)3·6h2o和檸檬酸的摩爾比為0.8:(0.1～0.2):(0.1～0.15)。

3.如權(quán)利要求1所述zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ納米粉體，其特征在于，所述ba(cooch3)2、zr(ch3coo)4、y(no3)3·6h2o、十二烷基苯磺酸鈉的摩爾比為(1～1.6):0.8:(0.1～0.2):(0.1～0.15)。

4.如權(quán)利要求1所述zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ納米粉體，其特征在于，核前驅(qū)體水溶液中核前驅(qū)體的濃度為0.1～1mol/l，殼前驅(qū)體水溶液中殼前驅(qū)體的濃度為0.3～1.5mol/l。

5.如權(quán)利要求4所述zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ納米粉體，其特征在于，所述步驟(3)中，懸濁液a和溶液b的體積比為(0.5～1)：1。

6.如權(quán)利要求1所述zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ納米粉體，其特征在于，所述步驟(1)中ph為8～10。

7.如權(quán)利要求1所述zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ納米粉體，其特征在于，所述步驟(3)中ph為9～10。

8.如權(quán)利要求1所述zr0.786y0.214o1.866-δ@bazr0.78y0.22o3-δ納米粉體，其特征在于，所述煅燒的溫度為950℃，時(shí)間為4h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種Zr<subgt;0.786</subgt;Y<subgt;0.214</subgt;O<subgt;1.866?δ</subgt;@BaZr<subgt;0.78</subgt;Y<subgt;0.22</subgt;O<subgt;3?δ</subgt;納米粉體，屬于固態(tài)電解質(zhì)材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過共沉淀法制備以Zr<subgt;0.786</subgt;Y<subgt;0.214</subgt;O<subgt;1.866?δ</subgt;為內(nèi)核，BaZr<subgt;0.78</subgt;Y<subgt;0.22</subgt;O<subgt;3?δ</subgt;為外殼的Zr<subgt;0.786</subgt;Y<subgt;0.214</subgt;O<subgt;1.866?δ</subgt;@BaZr<subgt;0.78</subgt;Y<subgt;0.22</subgt;O<subgt;3?δ</subgt;(δ＝0.1～0.5)的納米粉體，提高YDZ相與BZY相的界面比例，提升兩相界面連續(xù)性，構(gòu)建大量的離子導(dǎo)電通道進(jìn)一步提升納米粉體電導(dǎo)率，解決了傳統(tǒng)機(jī)械混合法制備的YDZ相與BZY相之間界面分隔以及不連續(xù)、第二相分布不均勻的問題，實(shí)現(xiàn)第二相/ZrO<subgt;2</subgt;界面的連續(xù)和導(dǎo)通，從而避免了兩種粉體分別制備后再混粉時(shí)顆粒分散的難題和兩相界面不連續(xù)的弊端。

技術(shù)研發(fā)人員：孟彬,柴自燃,平鑫宇,曾維新,王振騰,陸行
受保護(hù)的技術(shù)使用者：昆明理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21