[發明專利]一種鉬酸鐠基固體電解質材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410486526.5
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104310480A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 任志華;田立朋;余新寧
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C01G39/00
• 分類號: C01G39/00;C04B35/495;C04B35/50;C04B35/624;C04B35/622
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及電解質材料技術領域，尤其涉及一種鉬酸鐠基固體電解質材料及其制備方法。

背景技術

隨著氧離子導體材料在能源、電化學器件等方面的廣泛應用，研發具有實用價值的中、低溫氧離子導體材料成為人們亟待解決的難題。目前應用最廣的氧離子導體材料是氧化釔穩定的氧化鋯(YSZ)。而中低溫氧離子導體材料研究較多的有鎵酸鑭(LaGaO₃)基固體電解質、磷灰石結構硅酸鑭(La₁₀Si₆O₂₇)電解質以及鉬酸鑭(La₂Mo₂O₉)基固體電解質。

氧化釔穩定的氧化鋯的缺點是使用溫度太高，一般在800℃以上。鎵酸鑭基材料燒結溫度高，容易引起Ga的揮發。硅酸鑭基材料燒結溫度高，氧離子電導率偏低。而鉬酸鑭在580℃附近出現結構相變，體積、電導率均發生突變，也影響著其在中低溫范圍的應用。

發明內容

本發明提供了一種鉬酸鐠基固體電解質材料及其制備方法。

本發明采用如下技術方案：

本發明的鉬酸鐠基固體電解質材料的化學式為Pr_2-xA_xMo_2-yB_yO₉，其中，A為Pr位摻雜元素，0≤x≤1.0，B為Mo位摻雜元素，0≤y≤0.3。

鐠位摻雜物A為鑭或釹或空位；鉬位摻雜物B為鎢或空位。

本發明的鉬酸鐠基固體電解質材料的制備方法包括固相反應法和溶膠-凝膠法，其中固相反應法的步驟為：

將Pr₆O₁₁、MoO₃、A和B的氧化物按目標產物比例混合，加無水乙醇球磨，球磨后烘干的混合粉末壓塊，在空氣氣氛下在馬弗爐中500℃預燒12小時，再經破碎研磨，烘干后經900℃煅燒10小時，即得所需的Pr_2-xA_xMo_2-yB_yO₉電解質粉體材料。

溶膠-凝膠法的步驟為：

用稀硝酸將Pr₆O₁₁和A的氧化物溶解，得到澄清溶液，用稀氨水將MoO₃和B的氧化物溶解，得澄清液，在攪拌下將兩類溶液混合，產生沉淀，加入稀硝酸使pH＝1.0，此時沉淀部分溶解，加入無水檸檬酸使沉淀全部溶解即得到溶膠，溶膠在攪拌下加熱至70-80℃蒸發，直至變成凝膠，再將凝膠加熱到120℃保溫2小時，使凝膠燃燒得到灰黑色前驅體，繼續在馬弗爐中500℃下預燒4小時，得到產物研磨后在800℃煅燒4小時，即得所需的Pr_2-xA_xMo_2-yB_yO₉電解質粉體材料。

本發明的積極效果如下：

本發明的鉬酸鐠基固體電解質材料在中、低溫范圍具有較好的氧離子導電性能，且制備方法簡單，合成及燒結溫度均不超過1100℃。與鉬酸鑭相比，本發明的材料在室溫到700℃范圍升降溫時沒有體積的突變。

附圖說明

圖1是Pr₂Mo₂O₉、Pr_1.6La_0.4Mo₂O₉、Pr_1.5La_0.5Mo_1.7W_0.3O₉的室溫XRD圖譜。

圖2-4分別是700℃時Pr₂Mo₂O₉、Pr_1.6La_0.4Mo₂O₉和Pr_1.5La_0.5Mo_1.7W_0.3O₉的交流阻抗譜。

圖5是電導Arrheinius圖。

圖6是Pr₂Mo₂O₉和La₂Mo₂O₉的熱膨脹曲線。

具體實施方式