[發明專利]一種微納樹狀固體氧化物電解池陽極及其制備方法

有效

• 申請號: 201910294864.1
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109852988B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 吳桐;張文強;李一楓;鄭云;趙晨歡;于波;陳靖
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C25B11/052
• 分類號: C25B11/052;C25B11/054;C25B11/069;C25B11/075;C25B11/037;C25B1/04
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

1.一種微納樹狀固體氧化物電解池陽極的制備方法，其特征在于，該陽極包括定向排列的微米級樹狀骨架和納米級催化層；所述微米級樹狀骨架為螢石結構氧化物，孔隙率為60～80％，曲折度接近1；所述納米級催化層為鈣鈦礦材料，納米催化層的厚度為5～50nm，且其質量占陽極的3～20％，通過化學浸滲法沉積在骨架孔道內壁上；

所述方法包括如下步驟：

1)配制螢石結構氧化物漿料：在水中加入1～5vol％陶氏分散劑，8～40vol％螢石結構氧化物粉體，超聲分散均勻，然后加入占水體積1～10vol％的陶氏粘結劑和1～5vol％硅酸鎂鋁增稠劑，最后球磨2～5h，即獲得穩定的螢石結構氧化物漿料；

2)注漿：將聚丙烯塑料模具置于金屬銅板上，金屬銅板放置于溫度為-20～-196℃的低溫恒溫攪拌反應浴中冷凍，將螢石結構氧化物漿料注入模具中，冰晶向上生長形成樹狀，10～60min后冷凍成型；

3)干燥：將冷凍成型后的樣品進行脫模，轉移至真空冷凍干燥機中，在0～-60℃下干燥12～24h，冰晶升華留下有序的孔道，即獲得微米級樹狀骨架素胚；

4)煅燒：將微米樹狀骨架素胚轉移到高溫爐中，在1100～1600℃的溫度下煅燒1～4h，得到微米樹狀骨架；

5)浸滲：采用金屬硝酸鹽按化學計量比配制濃度為0.1～1mol/L的浸滲液，將該浸滲液滴于微米級樹狀骨架中，浸滲液通過毛細作用均勻沉積在微米級樹狀骨架的孔道內壁；滴于微米級樹狀骨架中的浸滲液為20～200μL；

6)干燥：將浸滲后的微米級樹狀骨架轉移至烘干箱中，在20～100℃下干燥2～12h，然后將其放入高溫爐中，在400～1200℃溫度條件下煅燒2～5h，即得到所述的微納樹狀固體氧化物電解池陽極。

2.如權利要求1所述的一種微納樹狀固體氧化物電解池陽極的制備方法，其特征在于：所述螢石結構氧化物包括氧化釔摻雜氧化鋯或氧化釓摻雜氧化鈰。

3.如權利要求1所述的一種微納樹狀固體氧化物電解池陽極的制備方法，其特征在于：所述螢石結構氧化物的平均粒徑為0.1～1μm，比表面為2～20m²/g。

4.如權利要求1所述的一種微納樹狀固體氧化物電解池陽極的制備方法，其特征在于：所述的鈣鈦礦材料采用La_xSr_1-xCoO₃、La_xSr_1-xMnO₃或Nd_xSr_1-xCoO₃，其中0.2≤x≤0.8。

5.如權利要求1所述的一種微納樹狀固體氧化物電解池陽極的制備方法，其特征在于：所述微米級樹狀骨架的厚度為0.1～1.5mm。