[發(fā)明專利]一種氟摻雜鐠、鍶和鈷固體氧化物燃料電池氧還原反應電催化劑的制備方法及其產(chǎn)品

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011015948.6
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112164808B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設計）人: 崔大祥;張芳;葛美英;王亞坤;盧玉英
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/88
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本發(fā)明提供了一種氟摻雜固體氧化物燃料電池氧還原反應電催化劑的制備方法及其產(chǎn)品。本發(fā)明將可溶性的稀土鹽和過渡族金屬鹽共混，加入有機助燃劑的溶液中，隨后在空氣氣氛下加熱到自燃溫度，可得到氟摻雜固體氧化物PrSrCo₂O₅粉體，粉體再經(jīng)過一定溫度處理去除雜質(zhì)。經(jīng)測試粉體具有良好的催化活性，可見這一發(fā)明所提供的燃燒法制備催化劑粉體，操作簡便也利于后續(xù)的工業(yè)應用。

技術領域

本發(fā)明屬于材料化學技術領域，涉及一種氟摻雜PrSrCo₂O₅作為固體氧化物燃料電池氧還原反應電催化劑的制備方法及其產(chǎn)品。

背景技術

固體氧化物燃料電池屬于第三代燃料電池，是一種在中高溫下直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學發(fā)電裝置。通過對電催化劑材料設計，提高活性位數(shù)量，或提高活性位本征活性是提高電催化能源轉(zhuǎn)化的策略。非貴金屬材料的發(fā)展使得作為HOR及ORR電催化劑成為可能。對于HOR非貴金屬催化劑，RaneyNi、NiMo、NiCr、CoNiMo、NiCu等鎳基催化劑得到了較多的關注；對于ORR非貴金屬催化劑，研究重點集中于利用氮、硫、硼和磷等摻雜不同結構的碳（石墨烯、納米管、有序介孔碳）材料，過渡金屬氧/硫化物也是一類重要的非貴金屬催化劑，其中錳和鈷的氧化物受到了廣泛關注。此外，金屬氧/硫化物體系也備受關注，目前比較有潛力的主要是錳和鈷的氧化物，特別是其中具有尖晶石結構的多價態(tài)氧化物，例如Ni、Cu和Mn取代Co₃O₄中單個鈷原子形成的尖晶石結構氧化物。整體而言，非貴金屬催化劑體系的發(fā)展趨勢是多組元復合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于：提供一種氟摻雜固體氧化物燃料電池氧還原反應電催化劑的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于：提供一種上述方法制備的氟摻雜PrSrCo₂O₅固體氧化物燃料電池氧還原反應電催化劑產(chǎn)品。

本發(fā)明目的通過下述方案實現(xiàn)：一種氟摻雜鐠、鍶和鈷固體氧化物燃料電池氧還原反應電催化劑的制備方法，將可溶性的稀土鹽和過渡族金屬鹽共混，加入有機助燃劑的溶液中，隨后在空氣氣氛下加熱到自燃溫度，可得到PrSrCo₂O₅粉末，包括如下步驟：

a．摩爾比為標稱成分的硝酸鐠(III)六水合物Pr（NO₃）₃·6H₂O、六水硝酸鍶晶體

Sr（NO₃）₂·6H₂O、硝酸亞鈷Co（NO₃）₂·6H₂O（98.5%）和氟化鋇(BaF₂)晶體（99.0%）溶解在去離子水中，形成總金屬離子濃度為2.0mol/L的水溶液，三種金屬離子Pr:Sr:Co的摩爾比為1:1:2；

b.隨后引入以乙二胺四乙酸EDTA和檸檬酸為絡合劑和燃燒劑的溶液中，使EDTA、檸檬酸和總金屬離子的摩爾比為1.5:1:1；

c.滴加氨水，將pH調(diào)至7.0左右；將溶液在室溫下用磁力攪拌器攪拌約2 h，然后在熱板上加熱至自燃，產(chǎn)生黑色灰燼，收集并在1000-1300℃下加熱3 h，通過燃燒過程合成得到PrSrCo₂O₅粉末；

d.直徑13 mm的不銹鋼模具，在250 MPa下將步驟c所得的PrSrCo₂O₅粉末單軸壓制成圓盤狀顆粒，然后，在1500℃下在空氣中燒結5h，形成直徑約10.0mm、厚度約0.4mm的致密顆粒，為了制備電極層，將PrSrCo₂O₅粉末與乙基纖維素和α-松油醇混合制備PrSrCo₂O₅漿料，采用絲網(wǎng)印刷技術將漿料均勻地沉積在電極上。