[發(fā)明專利]一種A位部分摻雜堿金屬離子鈣鈦礦透氧膜材料的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011176454.6 | 申請日： | 2020-10-29 |
| 公開（公告）號： | CN112299835A | 公開（公告）日： | 2021-02-02 |
| 發(fā)明（設計）人： | 趙倚婕;李其明;李芳;董艷梅;陳露謠;李佳;姜冬雪;李帥;譚淞瀚;于海江 | 申請（專利權(quán)）人： | 遼寧石油化工大學 |
| 主分類號： | C04B35/26 | 分類號： | C04B35/26;C04B35/622 |
| 代理公司： | 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107 | 代理人： | 郭元藝 |
| 地址： | 113001 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 部分 摻雜 堿金屬 離子 鈣鈦礦透氧膜 材料 制備 方法 | ||
本發(fā)明屬合成高性能陶瓷透氧膜研發(fā)領(lǐng)域，特別涉及一種在鈣鈦礦A位部分摻雜堿金屬離子的陶瓷透氧膜制備方法，其具體步驟如下：（1）以鍶離子鹽、鈷離子鹽、鐵離子鹽和堿金屬離子鹽為原料，形成均勻混合水溶液A；（2）向混合溶液A中加入絡合劑、分散劑和弱堿，磁力攪拌數(shù)小時至所有物質(zhì)完全溶解，形成溶膠B；（3）對溶膠B進行加熱逐步蒸發(fā)其水分獲得凝膠C；（4）將凝膠C進行高溫焙燒處理獲得鈣鈦礦粉體E；（5）將E進行壓片、焙燒、打磨即可以即得A位部分摻雜堿金屬離子的鈣鈦礦陶瓷透氧膜目標產(chǎn)物。本發(fā)明設備簡單，流程簡化，投資成本低廉，目標產(chǎn)物為穩(wěn)定性與透氧量兼具的一類鈣鈦礦透氧膜新材料。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬合成高性能陶瓷透氧膜材料領(lǐng)域，特別涉及一種鈣鈦礦A位部分摻雜堿金屬離子的陶瓷透氧膜制備方法。
背景技術(shù)
混合導體陶瓷透氧膜材料以其優(yōu)異的透氧性能在純氧分離、甲烷部分氧化、富氧燃燒以及固體氧化物燃料電池領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應用前景。制約混合導體透氧膜材料發(fā)展有3個關(guān)鍵因素，一是透氧膜材料的透氧量，二是透氧膜在應用氣氛中的穩(wěn)定性，尤其是在還原氣氛或者低氧分壓狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。三是透氧膜材料組件也應該具備較高的機械強度，因為透氧膜組件通常會在較大的壓力差環(huán)境中使用。研究表明當前發(fā)展的諸多鈣鈦礦材料透氧量較高，但穩(wěn)定性不足，因此發(fā)展高穩(wěn)定性鈣鈦礦透氧膜材料成為透氧膜領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵。鈣鈦礦材料的離子摻雜可變性較大，元素周期表中大多數(shù)金屬離子都可以摻雜到鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，但是氧離子傳導能力與晶相結(jié)構(gòu)、A-O和B-O鍵能等諸多因素有關(guān)，因此不同離子及同種離子不同摻雜量都會對材料透氧性能有極大影響，例如，SrCo0.8Fe0.2O3-δ具有較高的透氧量，但SCF的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，尤其是在低氧分壓下膜片容易粉化解體，從而限制了它的實際應用。
為了優(yōu)化鈣鈦礦透氧膜材料的穩(wěn)定性和透氧量，本發(fā)明首次將優(yōu)選堿金屬離子部分摻雜到鈣鈦礦材料A位晶格中制備了A位部分摻雜堿金屬的純相鈣鈦礦材料，該材料實現(xiàn)了鈣鈦礦透氧膜材料穩(wěn)定性和透氧量的有效結(jié)合，具有較好的工業(yè)應用前景。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有鈣鈦礦透氧膜材料穩(wěn)定性的不足之處，提供一種設備簡單，流程簡化，投資成本低廉，目標產(chǎn)物穩(wěn)定性高，透氧量較大，能夠有效平衡穩(wěn)定性與透氧量的鈣鈦礦A位部分摻雜堿金屬離子的陶瓷透氧膜制備方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：
一種鈣鈦礦A位部分摻雜堿金屬離子的陶瓷透氧膜制備方法,按如下步驟依次實施：
(1)以鍶離子源、鈷離子源、鐵離子源和堿金屬離子源為原料，形成均勻混合溶液A；
(2)向步驟(1)所得混合溶液A中加入絡合劑、分散劑和堿溶液，磁力攪拌數(shù)小時至所有物質(zhì)完全溶解，形成溶液B；
(3)將步驟(2)所得溶液B進行加熱獲得膠體溶液C；
(4)將步驟(3)所得膠體溶液C加熱形成混合氧化物粉體D；
(5)將步驟(4)所得混合氧化物粉體D進行高溫焙燒獲得鈣鈦礦透氧膜材料E；
(6)將步驟(5)所得鈣鈦礦透氧膜材料E進行壓片、焙燒、打磨，即得目的產(chǎn)物鈣鈦礦A位部分摻雜堿金屬離子的鈣鈦礦陶瓷透氧膜。
作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述鈣鈦礦A位部分摻雜堿金屬離子為ABO3型鈣鈦礦材料的A位部分摻雜堿金屬離子。
進一步地，本發(fā)明所述步驟(1)中，堿金屬離子源中堿金屬離子在ABO3型鈣鈦礦材料的A位摻雜比例為5～30％。
進一步地，本發(fā)明所述步驟(1)中，鍶離子源中鍶離子含量高于堿金屬離子源中堿金屬離子含量。
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