[發明專利]凹凸棒土復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810335504.7
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108565479B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 朱秀芳;杜董生;何磊;高曉燕;云山;郭探
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M8/1246
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 廖娜

本發明涉及新材料制備領域，公開了一種凹凸棒土復合材料及其制備方法和應用，該復合材料是以凹凸棒土為載體，在凹凸棒土表面負載Pr_0.7Sr_0.3Cr_0.5Fe_0.5O_3?δ顆粒制得，所述Pr_0.7Sr_0.3Cr_0.5Fe_0.5O_3?δ顆粒與所述凹凸棒土的質量比為2~4：1；所述復合材料的BET比表面積為2~10m²·g^?1。本發明的Pr_0.7Sr_0.3Cr_0.5Fe_0.5O_3?δ/凹凸棒土陰極復合材料的BET比表面積比不摻雜凹凸棒土提高了15~75倍，增大了陰極材料對O₂的吸附性能，吸附性能提高后，陰極的催化性能提高，電池的轉化能力進而也提升。

技術領域

本發明涉及化工新材料制備領域，特別涉及一種凹凸棒土復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種可以將燃料的化學能直接轉化為電能的高效、清潔設備，由于其不受卡諾循環的限制，具有很高的電化學轉換效率。因此，燃料電池既能滿足能源需求又能減少環境污染，被認為是一種更為有效和干凈的替代技術。但由于固體氧化物燃料電池要在高溫下運行（運行溫度一般在800~1000℃），這樣就帶來一系列問題，如電池的維護費用、電池材料的衰退及電極與電解質之間相容性等問題接踵而來，尤其是在高溫下電極材料由于熱膨脹系數不同很容易造成電極材料脫落極化電阻增大、成本增大等問題。因此尋找適合低溫（700℃以下）的燃料電池材料是發展SOFC的必然趨勢。比如清華大學毛宗強教授報道了低溫固體氧化物鋅摻雜氧化鈰-無機鹽復合電解質的制備方法，降低工作溫度的同時也降低了制作成本（CN1697223）。

電池的陰極材料功能是通過催化空氣中的氧氣向電解質輸送氧離子的作用，鈣鈦礦型陰極材料是目前使用較多的材料。ABO₃型鈣鈦礦結構氧化物陰極材料中，A位通常為La、Sm、Pr等Ln系金屬離子；B位為Mn、Co、Fe等過渡金屬離子，由于過渡族金屬離子具有可變的外軌道電子，是陰極的主要活性成分(Y. Zhou, X.F. Guan, H. Zhou, et al.,Nature, 2016, 534: 231-234. L. Fan, B. Zhu, P.C. Su, C. He, InternationalJournal of Hydrogen Energy, 2018, 45:148-176. Y.F. Bu, O. Gwon, G. Nam, etal., ACS Nano, 2017,11:11594-11601)。黑龍江大學李強等人采用硝酸-甘氨酸燃燒法制備了適用于中溫固體氧化物燃料電池鈣鈦礦陰極材料AFe_1-xM_xO₃，其中A為Ca、Sr或Ba，M為Cu、Co或Ni（CN102842723），但并沒有有效降低制備成本。凹凸棒土由于其比表面積大、熱穩定性好及價格便宜而備受人們的關注，為此我們在電極材料中引入適量的納米結構的凹凸棒土增大材料對氣體的吸附性能，同時增加其材料的穩定性。將凹凸棒土添加入中低溫固體氧化物電極材料至今未見報道。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種凹凸棒土復合材料及其制備方法和應用，增大了陰極材料對O₂的吸附性能，陰極的催化性能提高，電池的轉化能力進而也提升。