[發明專利]摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物及其還原物、制備與應用

在審

• 申請號: 202211034355.3
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115818730A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 孫旺;孫克寧;王振華;喬金碩;徐春明
• 申請（專利權）人: 北京惠炬科技有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C25B3/03;C25B11/067;C25B11/075;B22F9/22
• 代理公司: 北京艾緯鉑知識產權代理有限公司 16101
• 代理人: 吳亞蘭

1.一種摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物，其特征在于：所述氧化物是在鐵酸鍶基材料中摻雜Ni和Ti構成，其組成表達式為Sr₃Fe_1.5-xNi_xTi_0.5O_7-δ，其中，0＜X≤0.15，δ表示隨機生成的氧空位數量。

2.一種如權利要求1所述的摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物的制備方法，其特征在于：所述制備方法步驟如下：

(1)根據Sr₃Fe_1.5-xNi_xTi_0.5O_7-δ組成表達式中鍶、鐵、鎳和鈦的含量，稱取鍶源、鐵源、鎳源和鈦源置于溶劑中充分溶解，得到混合溶液；

鍶源為乙酸鍶、硝酸鍶或碳酸鍶，鐵源為硝酸鐵，鎳源為硝酸鎳，鈦源為鈦酸四丁酯；溶劑為N,N-二甲基甲酰胺；

(2)將酸加入所述混合溶液中，于80℃攪拌至形成凝膠；

所述酸為檸檬酸，或為檸檬酸和甘氨酸；

當所述酸為檸檬酸時，檸檬酸與混合溶液中的金屬陽離子總摩爾數之比為1～2:1；

當所述酸為檸檬酸和甘氨酸時，檸檬酸、甘氨酸與混合溶液中的金屬陽離子總摩爾數之比為1～2:1～2:1；

(3)將所述凝膠加熱至250℃～300℃處理，得到粉體；

(4)將所述粉體于800℃～1200℃煅燒6h～10h，獲得一種摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物。

3.根據權利要求2所述的一種摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，鍶源為硝酸鍶或乙酸鍶。

4.根據權利要求2所述的一種摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，當所述酸為檸檬酸時，檸檬酸與混合溶液中的金屬陽離子總摩爾數之比為1:1；

當所述酸為檸檬酸和甘氨酸時，檸檬酸、甘氨酸與混合溶液中的金屬陽離子總摩爾數之比為1:1:1。

5.根據權利要求2所述的一種摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物的制備方法，其特征在于：

步驟(1)中，鍶源為硝酸鍶或乙酸鍶；

步驟(2)中，當所述酸為檸檬酸時，檸檬酸與混合溶液中的金屬陽離子總摩爾數之比為1:1；當所述酸為檸檬酸和甘氨酸時，檸檬酸、甘氨酸與混合溶液中的金屬陽離子總摩爾數之比為1:1:1。

6.一種負載鎳納米粒子的摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物，其特征在于：所述氧化物為如權利要求1所述的一種摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物的還原物，組成表達式為Ni@Sr₃Fe_1.5-xNi_xTi_0.5O_7-δ，0＜X≤0.15，δ表示隨機生成的氧空位數量。

7.一種如權利要求6所述的負載鎳納米粒子的摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物的制備方法，其特征在于：所述制備方法步驟如下：

將如權利要求1所述的一種摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物置于還原氣氛下，于600℃～900℃還原處理1h～20h，得到一種摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物的還原物，即一種負載鎳納米粒子的摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物；

所述還原氣氛為氫氣和氬氣的混合氣，所述混合氣中，氫氣的體積分數占混合氣體積分數的5％～20％。

8.一種如權利要求6所述的負載鎳納米粒子的摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物的應用，其特征在于：所述應用是作為固體氧化物電解池陽極。

9.根據權利要求8所述的一種負載鎳納米粒子的摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物的應用，其特征在于：用于作為乙烷脫氫制乙烯的固體氧化物電解池陽極。

10.根據權利要求8所述的一種負載鎳納米粒子的摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物的應用，其特征在于：所述應用步驟如下：

向如權利要求1所述的一種摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物中加入乙基纖維素、可溶性淀粉和松油醇混合制成的混合溶液，制成電極漿料，將電極漿料均勻刮涂在涂有釓摻雜的氧化鈰過渡層的8-YSZ電解質上，經1000℃～1200℃煅燒2h～5h，再置于氫氣和氬氣的混合氣中，800℃下原位還原5h，在電解質上得到陽極，所述陽極的材料為多孔的負載鎳納米粒子的摻雜鎳和鈦的RP結構的氧化物；

所述8-YSZ為氧化釔穩定的氧化鋯，其中，氧化釔的物質的量分數為8％；

所述混合氣中，氫氣的體積分數占混合氣體積分數的5％。