【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钙钛矿材料领域，特别涉及一种快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法。
技术介绍
1、不可再生的传统化石燃料如煤、石油、天然气等正面临着极大的困境，它们的过度开采和使用不可避免地造成了环境污染和全球气候变暖等诸多问题。因此，新能源材料与器件的开发与应用显得势在必行。其中，氢能作为一种可再生的清洁能源，因其具有零排放、高能量密度、可持续性等优势，在众多新能源种类中脱颖而出。而发展和促进高效的产氢技术可以在绿色环保前提条件下可持续地制备氢气，目前绿氢制备主要依赖于电能驱动的低温电解水制氢和高温固体氧化物电解池制氢。电催化裂解水具有工艺简单，制备过程无污染，氢气纯度高等优势，是一种很有发展前景的能够大规模生产清洁燃料氢的方式。电解水制氢的过程中以电能为驱动力来促使水的分解，但此过程往往会因为催化剂的活性不够而使得实际上消耗的电能远大于理论上所需的能量。驱动电解水的两个半反应即阳极的析氧反应和阴极的析氢反应所需的实际电位远高于理论的电位值。因此，电解水产氢的效率在很大程度上取决于工作电极即电催化剂的催化效率。寻找一种具有高催化活性、良好稳定性的电解水催化剂对于发展高效电解水制氢技术至关重要。在氢能的利用方面，固体氧化物燃料电池具有能量转化效率高和不使用贵金属材料的优势，具有广阔的发展前景，其中的催化剂材料对于系统整体效率的提升也具有重要作用。此外，金属-空气电池也具有能量密度高和经济效益高的优势，因此受到业内的广泛关注。上述诸多类型的电化学能量转换器件均需要催化剂的参与，而且对于能量转换效率有重要影响，因此开发出综合性能优
2、经过学术界和产业界诸多研究人员的共同努力，目前已开发出多种类型的催化剂材料，其中钙钛矿氧化物材料由于其高丰度、成本低、组分和结构可调性高、出色的氧化还原性能和优异的热稳定性被认为是一类十分具有潜力的催化剂材料。目前制备钙钛矿氧化物粉体主要有固相反应法、溶胶-凝胶法、熔盐法、静电纺丝法、火焰喷雾法等。这些方法中，固相法是合成多元钙钛矿氧化物最常用的方法，但是需要高的煅烧温度和长久的煅烧时间，这一过程容易产生大块聚集的材料，颗粒粒径较粗，具有明显的烧结特点。液相的溶胶-凝胶法也可用于钙钛矿的制备，但后续的退火过程依然伴随着颗粒的进一步增长。对于熔盐法和静电纺丝技术，仍难以避免纳米晶体的进一步烧结。利用有机气体和氧气组成燃烧气体的火焰喷雾方法可以制备钙钛矿纳米材料。然而该方法超高的加热温度(3000℃)容易导致元素的挥发而偏离设计的化学计量比，同时存在可能的安全问题。综上所述，在制备多元钙钛矿氧化物纳米粉体的过程中，存在着产物颗粒较大、比表面积小、性能较差、或需要特殊的设备，或需要极端的反应条件等。要得到高性能钙钛矿氧化物电催化剂需要制备出具有超细晶粒、大比表面积、结晶良好的纳米晶粉体，但目前批量制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料在技术与工艺上还存在困难。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法。
2、本专利技术另一目的在于提供上述方法制备的多元钙钛矿氧化物纳米晶材料。
3、包括la1-xsrxmno3-δ(lsm)、la1-xsrxco1-yfeyo3-δ(lscf)和pr0.5(ba1-xsrx)0.5co1-yfeyo3-δ(pbscf)(x＝0.2-0.8，y＝0.2-0.8)等三元、四元和五元钙钛矿氧化物纳米晶材料。
4、本专利技术再一目的在于提供上述多元钙钛矿氧化物纳米晶材料在电催化分解水、金属-空气电池、固体氧化物燃料电池或固体氧化物电解池中的应用。
5、本专利技术的目的通过下述方案实现：
6、一种快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，包括以下步骤：
7、(1)按照多元钙钛矿氧化物粉体的化学式选择各金属元素对应的无机盐，按照化学式中各金属元素的物质的量比例进行配比，加入水溶解；
8、(2)向步骤(1)所得溶液中加入螯合剂，干燥，煅烧，得到非晶的金属氧化物前驱体粉；
9、(3)将前驱体粉进行电磁感应加热，得到所需的多元钙钛矿氧化物纳米晶材料。
10、步骤(1)所述多元钙钛矿氧化物纳米晶为三元、四元、五元钙钛矿氧化物中的一种。
11、步骤(1)所述多元钙钛矿氧化物纳米晶为la1-xsrxmno3-δ(lsm)、la1-xsrxco1-yfeyo3-δ(lscf)、pr0.5(ba1-xsrx)0.5co1-yfeyo3-δ(pbscf)(x＝0.2-0.8，y＝0.2-0.8)中的一种。
12、步骤(1)所述水的用量满足：使得原料完全溶解。
13、步骤(2)所述螯合剂为柠檬酸铵、edta中的至少一种。
14、步骤(2)中总金属离子与螯合剂的摩尔比为1:1-1:15。
15、步骤(2)所述干燥的温度为120-180℃；时间为2-10h。
16、步骤(2)所述煅烧的温度为400-500℃；时间为1-5h；煅烧的气氛为空气。
17、步骤(3)所述电磁感应加热的功率为3-17kw；时间为50-150s；加热气氛为惰性气体。
18、上述方法制备得到的多元钙钛矿氧化物纳米晶。
19、上述多元钙钛矿氧化物纳米晶材料在电催化分解水、金属-空气电池、固体氧化物燃料电池或固体氧化物电解池中的应用。
20、本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
21、用电磁感应加热方法生产多元钙钛矿氧化物纳米晶材料，具有原料成本低、反应时间极短、产物结构单一、晶粒粒径小、粒径分布窄和工艺简单易放大等优点；且制备得到的多元钙钛矿氧化物纳米晶材料具有良好的电催化性能。
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1.一种快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，其特征在于：步骤(1)所述多元钙钛矿氧化物纳米晶为三元、四元、五元钙钛矿氧化物中的一种。
3.根据权利要求1所述快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，其特征在于：步骤(1)所述多元钙钛矿氧化物纳米晶为La1-xSrxMnO3-δ、La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ、Pr0.5(Ba1-xSrx)0.5Co1-yFeyO3-δ中的一种，其中x＝0.2-0.8，y＝0.2-0.8。
4.根据权利要求1所述快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，其特征在于：步骤(2)所述螯合剂为柠檬酸铵、EDTA中的至少一种。
5.根据权利要求1所述快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，其特征在于：步骤(2)中总金属离子与螯合剂的摩尔比为1:1-1:15。
6.根据权利要求1所述快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，其特征在于：步骤(2)所述干燥的温度为120-180℃；时间为2-10
7.根据权利要求1所述快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，其特征在于：步骤(2)所述煅烧的温度为400-500℃；时间为1-5h；煅烧的气氛为空气。
8.根据权利要求1所述快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，其特征在于：步骤(3)所述电磁感应加热的功率为3-17kW；时间为50-150s；加热气氛为惰性气体。
9.权利要求1-8任一项所述方法制备得到的多元钙钛矿氧化物纳米晶。
10.权利要求9所述多元钙钛矿氧化物纳米晶材料在电催化分解水、金属-空气电池、固体氧化物燃料电池或固体氧化物电解池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，其特征在于：步骤(1)所述多元钙钛矿氧化物纳米晶为三元、四元、五元钙钛矿氧化物中的一种。
3.根据权利要求1所述快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，其特征在于：步骤(1)所述多元钙钛矿氧化物纳米晶为la1-xsrxmno3-δ、la1-xsrxco1-yfeyo3-δ、pr0.5(ba1-xsrx)0.5co1-yfeyo3-δ中的一种，其中x＝0.2-0.8，y＝0.2-0.8。
4.根据权利要求1所述快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，其特征在于：步骤(2)所述螯合剂为柠檬酸铵、edta中的至少一种。
5.根据权利要求1所述快速制备多元钙钛矿氧化物纳米晶材料的方法，其特征...
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