一种双钙钛矿阴极材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种双钙钛矿阴极材料的制备方法，包括以下步骤：A)分别将纯相的La2O3、NiO和MnCO3进行热处理，得到处理后的原料；B)将处理后的原料与分散剂混合研磨后，进行煅烧，得到煅烧产物；C)将所述煅烧产物进行研磨后煅烧；D)重复步骤C)，得到双钙钛矿阴极材料。本发明专利技术方法通过对原材料(La2O3、NiO、MnCO3)进行预处理，保证其纯度不会对最终产品质量产生影响的前提下，采用高温固相法合成了211型双钙钛矿阴极材料La2NiMnO6。本发明专利技术制备得到的双钙钛矿阴极材料的晶形较好，作为固体氧化物燃料电池的阴极材料，载流子传递速率高，与电解质CGO热匹配性质较好，提高作为固体氧化物燃料电池的阴极材料的性能。

Preparation of a Double Perovskite Cathode Material

The present invention provides a method for preparing Double Perovskite Cathode material, which comprises the following steps: A) were pure La2O3, NiO and MnCO3 were obtained after heat treatment, processing of raw materials; B) and dispersant mixed grinding the treated material after calcination, calcination products; C) the calcined product for grinding after calcination; D) C), repeat steps get Double Perovskite Cathode materials. By pretreating raw materials (La2O3, NiO, MnCO3) and ensuring that its purity will not affect the final product quality, the 211 Type Double Perovskite Cathode material La2NiMnO6 is synthesized by high temperature solid-state method. The Double Perovskite Cathode material prepared by the invention has better crystal shape. As the cathode material of solid oxide fuel cell, the carrier delivery rate is high, and the thermal matching property of the double oxide Perovskite Cathode material is better than that of the electrolyte CGO, so as to improve the performance of the cathode material of the solid oxide fuel cell.

【技术实现步骤摘要】
一种双钙钛矿阴极材料的制备方法
本专利技术属于固体燃料电池
，具体涉及一种双钙钛矿阴极材料的制备方法。
技术介绍
阴极材料作为燃料电池组成中最为重要的一个元件，应该具有较高的催化活性、较高的电导率、较低的热膨胀系数。传统的固体氧化物燃料电池阴极材料镧锶锰在800℃～1000℃条件下具有较高的稳定性和较低的极化电阻，然而随着工作温度的降低，在低于800℃条件下其电化学性能也明显降低。在这之后，人们又开发出了具有更好性能的阴极材料，镧锶钴铁和钡锶钴铁，但是他们都具有较高的热膨胀系数，而且在开发以及利用过程中，针对于钴元素，其造价较高，这并不利于实际中的应用。双钙钛矿材料有着较高的总电导率，可以使氧的还原反应发生于阴极材料体相与三相界面，可以大大提高电化学性能，同时双钙钛矿的氧扩散系数和表面交换系数都较高，有利于氧的吸附、解离以及扩散。现有的高温固相法合成的固体颗粒界面经过接触、反应、成核、晶体生长等过程，由原来的一种或者几种生成复合氧化物。该方法得到的物质颗粒晶型不好，作为固体氧化物燃料电池的阴极材料载流子传递速率低，与电解质CGO热匹配性较差，降低作为固体氧化物燃料电池的阴极材料的性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种双钙钛矿阴极材料的制备方法，本专利技术制备得到的双钙钛矿阴极材料的晶形较好，可以提高作为固体氧化物燃料电池的阴极材料的性能。本专利技术提供了一种双钙钛矿阴极材料的制备方法，包括以下步骤：A)分别将纯相的La2O3、NiO和MnCO3进行热处理后，与分散剂混合研磨，得到混合物；B)将所述混合物进行煅烧后研磨；C)重复步骤B)，得到双钙钛矿阴极材料。本专利技术首相将纯相的La2O3、NiO和MnCO3进行热处理，得到处理后的原料。在本专利技术中，确定所述原料La2O3、NiO和MnCO3是否为纯相的方法为进行XRD检测。接着，检测后的、纯相的La2O3、NiO和MnCO3进行热处理，其中，所述纯相的La2O3的热处理方法为：在850℃～950℃的条件下热处理24小时。所述纯相的NiO的热处理方法为：在140℃～160℃的条件下热处理24h。所述纯相的MnCO3的热处理方法为：在140℃～160℃的条件下热处理24h。按照双钙钛矿阴极材料La2NiMnO6中La、Ni和Mn的化学计量数比2：1：1将经过热处理后的La2O3、NiO和MnCO3进行混合。即，所述La2O3、NiO和MnCO3的摩尔比为1:1:1。将处理后的原料与分散剂混合研磨，得到混合物；其中，所述分散剂选自乙醇。所述研磨优选采用高能球磨的方式，所述研磨的时间为40～60min，优选为45～55min。接着，将所述混合物进行煅烧后研磨。所述煅烧的温度为1000～1150℃，优选为1050～1100℃，所述煅烧的时间为24～48小时，所述研磨优选采用高能球磨的方式，所述研磨的时间为40～60min，优选为45～55min。研磨结束后，重复上述煅烧、研磨的步骤，所述重复的次数优选为2次。在本专利技术中，重复多次煅烧、研磨的步骤中，每一次重复的研磨以及煅烧的条件可以相同也可以不同。最终，测XRD确定最终合成物相为211型双钙钛矿阴极材料La2NiMnO6。本专利技术通过对原材料进行预处理，然后采用高能球磨的方式对固体颗粒进行充分混合研磨处理，然后在高温下反复烧结，颗粒之间的距离会越来越小，其密度和强度会越来越大，晶体结晶度越高。并且，对原材料进行热处理，可以除去其中的杂质和水分，使合成的样品晶型较好。采用本专利技术的制备方法合成的样品材料性能较好，可用于固体氧化物燃料电池的发电，价值较高，可以提供天然气重整所需的热量，在生产蒸汽以及与燃气轮机组成联合循环方面，都可加以利用，非常实用于分布式发电。另外，该合成方法简单，可用于快速合成质量较好的样品材料。与现有技术相比，本专利技术提供了一种双钙钛矿阴极材料的制备方法，包括以下步骤：A)分别将纯相的La2O3、NiO和MnCO3进行热处理，得到处理后的原料；B)将处理后的原料与分散剂混合研磨后，进行煅烧，得到煅烧产物；C)将所述煅烧产物进行研磨后煅烧；D)重复步骤C)，得到双钙钛矿阴极材料。本专利技术方法通过对原材料(La2O3、NiO、MnCO3)进行预处理，保证其纯度不会对最终产品质量产生影响的前提下，采用高温固相法合成了211型双钙钛矿阴极材料La2NiMnO6。本专利技术制备得到的双钙钛矿阴极材料的颗粒晶形较好，作为固体氧化物燃料电池的阴极材料，载流子传递速率高，与电解质CGO热匹配性质较好，提高作为固体氧化物燃料电池的阴极材料的性能。附图说明图1为La2O3的XRD谱图；图2为NiO的XRD谱图；图3为MnCO3的XRD谱图；图4为实施例2制备的双钙钛矿阴极材料的XRD谱图；图5为实施例3制备的双钙钛矿阴极材料的XRD谱图；图6为实施例4制备的双钙钛矿阴极材料的XRD谱图；图7为La2NiMnO6的电导率数据图；图8为La2NiMnO6的热膨胀分析图；图9为La2NiMnO6在CGO电解质上测得的复阻抗谱图；图10为La2NiMnO6与CGO的相容性数据图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术提供的超级电容器用石墨烯/二氧化锰复合电极材料的制备方法进行说明，本专利技术的保护范围不受以下实施例的限制。实施例1选择少许La2O3预先测XRD，结果见图1，图1为La2O3的XRD谱图，结果表明，将图1的La2O3的XRD谱图与JADE5.0数据库中相对应物质的XRD图对比，表明该物质均为纯相，可用于合成实验。然后将其放置于马弗炉内，在900℃的条件下处理24个小时，以除去其中少量的碳酸盐及水分。将NiO和MnCO3待测原料样品，通过XRD测试确定原料为纯相，结果见图2和图3，图2为NiO的XRD谱图，图3为MnCO3的XRD谱图，结果表明，将图2的NiO的XRD谱图以及图3的MnCO3的XRD谱图与JADE5.0数据库中相对应物质的XRD图对比，表明二个物质均为纯相，可用于合成实验。然后将NiO置于150℃热处理24h，将MnCO3置于150℃热处理24h，烘干后置于干燥器中保存，便于后期的使用。实施例2按照La、Ni、Mn化学计量比2:1:1的比例称取相应质量的La2O3、NiO和MnCO3，放入玛瑙研钵中，加入少量无水乙醇作为分散剂研磨40min到1h。等到三种固体完全混合后，室温下晾干，然后压片机压片，将样品片放到坩埚中置于1000℃的高温炉里培烧24h。培烧完成后等冷却到室温将其取出并研磨成粉末状，测XRD检查物相。重复以上步骤2次，第二次与第三次的培烧温度分别为1050℃、1100℃，时间为24h、48h。完成培烧后研磨成粉，测XRD确定最终合成物相211型双钙钛矿阴极材料La2NiMnO6，结果见图4，图4为实施例2制备的双钙钛矿阴极材料的XRD谱图。实施例3按照La、Ni、Mn化学计量比2:1:1的比例称取相应质量的La2O3、NiO和MnCO3，放入玛瑙研钵中，加入少量无水乙醇作为分散剂研磨40min到1h。等到三种固体完全混合后，室温下晾干，然后压片机压片，将样品片放到坩埚中置于1150℃的高温炉里培烧24h。培烧完成后等冷却到室温将其取出并研磨成粉末状，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双钙钛矿阴极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)分别将纯相的La2O3、NiO和MnCO3进行热处理后，与分散剂混合研磨，得到混合物；B)将所述混合物进行煅烧后研磨；C)重复步骤B)，得到双钙钛矿阴极材料。

【技术特征摘要】
1.一种双钙钛矿阴极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)分别将纯相的La2O3、NiO和MnCO3进行热处理后，与分散剂混合研磨，得到混合物；B)将所述混合物进行煅烧后研磨；C)重复步骤B)，得到双钙钛矿阴极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纯相的La2O3的热处理方法为：在850℃～950℃的条件下热处理24小时。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纯相的NiO的热处理方法为：在140℃～160℃的条件下热处理24h。4.根据权利要求1所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冉，栾波，王耀伟，
申请(专利权)人：山东京博石油化工有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37