【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开一种高电导率的y-baceo3@y-ceo2核壳结构纳米粉体及制备方法，属于固态电解质。
技术介绍
1、固态离子导体是一种以离子作为载流子并在工作温度范围内具有较高电导率的固体材料，广泛用于燃料电池、电致变色器件、气体分离器件、传感器、氧泵等领域。掺杂的ceo2是一种重要的氧离子导体固态电解质，它具有更高的离子电导率，可以在更低的温度下工作，有望成为固体氧化物燃料电池理想的电解质材料；然而，制约ceo2基固态电解质电导率提高的主要因素不是来自晶粒内部，而是源自晶界；大量实验表明，掺杂ceo2基电解质的晶界电导率较晶粒内部低2～3个数量级，成为限制其电导率提高和广泛应用的最大障碍。
2、已有研究表明，通过在ceo2基体内引入另一种合适的导电相可以形成高离子电导的两相界面，进而极大地提高掺杂ceo2基电解质的晶界电导率。质子导体具有传输离子半径小、电导率相对较高的优势；而掺杂后的baceo3是一种典型的质子导体，其具有较高的电导率、熔点高、结构稳定，以掺杂baceo3作为第二相引入ceo2基体形成核壳结构后，可以极大的提高两相界面面积，进而提高ceo2基电解质电导率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种所述核壳结构的化学式为y-baceo3@y-ceo2，其中以钇掺杂的二氧化铈(y-ceo2)为内核，以钇掺杂的铈酸钡(y-baceo3)为外壳；所述核壳纳米粉体的平均晶粒度为61.8nm～70.5nm。
2、本专利技术的另一目的在于提供所
3、(1)按照化学计量比称量硝酸铈(ce(no3)3)、硝酸钇(y(no3)3)和分散剂(柠檬酸c6h8o7)溶于水中制得a溶液，其中，硝酸铈(ce(no3)3)、硝酸钇(y(no3)3)和分散剂(柠檬酸c6h8o7)的摩尔比为1:(0.1～0.5):(0.5～1)。
4、(2)按照化学计量比称量硝酸铈(ce(no3)3)、硝酸钇(y(no3)3)、硝酸钡(ba(no3)2)和分散剂(柠檬酸c6h8o7)溶于水中制得b溶液，其中硝酸铈(ce(no3)3)、硝酸钇(y(no3)3)、硝酸钡(ba(no3)2)和分散剂(柠檬酸c6h8o7)的摩尔比为1:1:0.1～0.5:0.5～1mol/l。
5、(3)将表面活性剂溶于水中，在60～65℃搅拌15～20min制得c溶液，其中表面活性剂溶液的浓度为0.1～0.5mol/l。
6、(4)将氨水缓慢加入a溶液，调节ph值为8～10，进行共沉淀反应，然后经抽滤、乙醇反复洗涤、烘干、煅烧及研磨得到y-ceo2粉体。
7、(5)取一定量步骤(4)得到的y-ceo2粉体加入水中超声分散，制得y-ceo2核心悬浊液，悬浊液中y-ceo2粉体的浓度为0.2～0.5mol/l；将步骤(3)得到的c溶液加入核心悬浊液中(c溶液与悬浊液的体积比不超过1:1)，并用氨水调节ph值为8～10。
8、(6)将步骤(5)调好ph的核心悬浊液滴入步骤(2)得到的b溶液中，悬浊液中铈离子与b溶液中钡离子的摩尔比不超过1:1，并不时加入氨水，保持b溶液ph稳定在8～10，进行共沉淀反应，然后经抽滤、乙醇反复洗涤、烘干、煅烧及研磨得到y-baceo3@y-ceo2核壳纳米粉体。
9、优选的，本专利技术所述步骤(1)中各原料粉体在水溶液中的浓度为0.1～1.5mol/l。
10、优选的，本专利技术步骤(2)中各原料粉体在水溶液中的浓度为0.03～0.3mol/l。
11、优选的，本专利技术步骤(3)中表面活性剂为十二烷基苯硫磺钠。
12、优选的，本专利技术步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中涉及的ph＝8～10，共沉淀反应2～6h，洗涤2～6次，烘干温度为100～200℃，烘干时间为12～48h，800～1100℃煅烧5～8h，超声15～30min。
13、优选的，步骤(5)中y-ceo2粉体在水溶液中的浓度为0.2～0.5mol/l。
14、本专利技术选取钇掺杂铈酸钡(y-baceo3)作为第二相，baceo3在氢气或者湿空气下是良好的质子导体，由于h+半径小、迁移激活能低，因此有望使掺杂ceo2基电解质获得高的电导率。
15、本专利技术制备的核壳结构纳米粉体，可以防止第二相晶粒孤立存在，因为如果出现第二相晶粒孤立存在，两相界面无法相互连通形成网络，尽管引入的两相界面电导率很高，但它仍被低电导率的ceo2晶粒分割阻断，复相陶瓷总的电导率仍然无法大幅度地提高，此外，第二相在微观上的团聚或宏观上在不同区域分散得不均匀，都会加剧传输通路的阻断，进而极大地限制ceo2基复相电解质电导率的提高。因此，借助制备出以ceo2为内核、以第二相(掺杂的baceo3质子导体相)为纳米厚度外壳的具有核壳结构的第二相@ceo2纳米粉体，解决引入baceo3第二相后界面分隔孤立、不连续问题，同时利用ceo2/baceo3两相之间高电导率的界面可以实现提高复相陶瓷的电导率的目的。
16、本专利技术的有益效果
17、(1)本专利技术制备的核壳结构纳米粉体，生产设备及工艺方法简单，经济成本低。
18、(2)本专利技术制备的核壳结构纳米粉体的平均晶粒尺寸在61.8～70.5nm之间，晶粒尺寸较小，晶界面积相对越大，更加有利于提高掺杂ceo2基电解质的晶界电导率。
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1.一种高电导率的Y-BaCeO3@Y-CeO2核壳结构纳米粉体，其特征在于：所述核壳结构纳米粉体以钇掺杂的二氧化铈(Y-CeO2)为内核，以钇掺杂的铈酸钡(Y-BaCeO3)为外壳，所述核壳纳米粉体的平均晶粒径为61.8nm～70.5nm。
2.权利要求1所述高电导率的Y-BaCeO3@Y-CeO2核壳结构纳米粉体的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述高电导率的Y-BaCeO3@Y-CeO2核壳结构纳米粉体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中各原料粉体在水溶液中的浓度为0.1～1.5mol/L。
4.根据权利要求2所述高电导率的Y-BaCeO3@Y-CeO2核壳结构纳米粉体的制备方法，其特征在于：步骤(2)中各原料粉体在水溶液中的浓度为0.03～0.3mol/L。
5.根据权利要求2所述高电导率的Y-BaCeO3@Y-CeO2核壳结构纳米粉体的制备方法，其特征在于：步骤(3)中表面活性剂为十二烷基苯硫磺钠。
6.根据权利要求2所述高电导率的Y-BaCeO3@Y-CeO2核壳结构纳米粉体的制备
7.根据权利要求2所述高电导率的Y-BaCeO3@Y-CeO2核壳结构纳米粉体的制备方法，其特征在于：步骤(6)中烘干温度为100～200℃，烘干时间为12～48h。
8.根据权利要求2所述高电导率的Y-BaCeO3@Y-CeO2核壳结构纳米粉体的制备方法，其特征在于：步骤(6)中800～1100℃煅烧5～8h，超声15～30min。
...【技术特征摘要】
1.一种高电导率的y-baceo3@y-ceo2核壳结构纳米粉体，其特征在于：所述核壳结构纳米粉体以钇掺杂的二氧化铈(y-ceo2)为内核，以钇掺杂的铈酸钡(y-baceo3)为外壳，所述核壳纳米粉体的平均晶粒径为61.8nm～70.5nm。
2.权利要求1所述高电导率的y-baceo3@y-ceo2核壳结构纳米粉体的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述高电导率的y-baceo3@y-ceo2核壳结构纳米粉体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中各原料粉体在水溶液中的浓度为0.1～1.5mol/l。
4.根据权利要求2所述高电导率的y-baceo3@y-ceo2核壳结构纳米粉体的制备方法，其特征在于：步骤(2)中各原料粉体在水溶液中的浓度为...
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