專利名稱：一種氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精細(xì)化工領(lǐng)域，特別涉及一種氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體及其制備工藝。
背景技術(shù)：
近年來(lái)SOFC發(fā)展特別迅速，由于意外停電和其他突發(fā)性災(zāi)害等，導(dǎo)致了各種事故，由燃料電池作為分散式電源的供電方式，可以把災(zāi)害的影響范圍盡量減小。同時(shí)，由于能源的日漸匱乏，燃料電池作為清潔能源，并且具有高效的能量轉(zhuǎn)換率，因此受到廣泛關(guān)注。
其中，燃料電池的電解質(zhì)材料作為燃料電池技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，目前的研究方向主要集中在獲得更高的導(dǎo)電率。但是，目前已發(fā)現(xiàn)的由氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯(ScSZ)具有較高的離子電導(dǎo)率和較低的活化能，而且具有比傳統(tǒng)的8mol%氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯在相同使用溫度(800-1000°C)下更高的電導(dǎo)率。因此，將現(xiàn)有的材料轉(zhuǎn)化成為可以工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品，能夠更快的推進(jìn)SOFC的發(fā)展。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的制備工藝。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的制備工藝，具體步驟1)將鋯鹽、鈧鹽和第三組分鹽制作成混合水溶液；2)加入氨水共沉淀，調(diào)節(jié)PH值到7.70 - 10. 50 ；3)水洗，控制除0H—外其他陰離子含量小于lOOppm，離心脫水；4)經(jīng)過(guò)脫水后的粉料經(jīng)150- 250°C烘干；5)烘干后的粉料經(jīng)400- 600°C預(yù)煅燒得到初級(jí)粉體；6)初級(jí)粉體在氧化氣氛中煅燒，條件為升溫速率1- 5°C /min,升溫至800 - 1000 °C， 保持10 - 30小時(shí)；7)煅燒后的粉體采用立式球磨機(jī)高能球磨，加入分散劑，磨至中粒徑D5tlO. 4 -O. 6 μ m,比表面積=10. 5 ±1. O m2/g ;8)噴霧干燥，得到氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的顆粒粒徑為100-120nm。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述第三組分鹽為鋁鹽、鈰鹽、釔鹽、鐿鹽或鉍鹽。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述鋯鹽、鈧鹽和第三組分鹽為氯化物、硝酸鹽或硫酸鹽。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述分散劑為改性聚丙烯酸銨或聚羧酸銨鹽。
一種利用上述方 法制備的氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體。
一種利用上述方法制備的氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體，所述固溶體中氧化鈧含量為10mol%，第三組分氧化物含量為0-6mol%，余量為氧化鋯。
本發(fā)明所述的氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的制備工藝使用pH自動(dòng)控制的共沉淀系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)共沉淀工藝制備的粉體顆粒均勻性差，硬團(tuán)聚嚴(yán)重的情況。同時(shí)相對(duì)于其他溶膠-凝膠法、甘氨酸法、水熱法、水解法等，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求不高，而工藝穩(wěn)定性極好，非常適用于工業(yè)化生產(chǎn)，本發(fā)明采用改善了的共沉淀工藝以及預(yù)煅燒制度，制得的復(fù)合氧化物固溶體改善了現(xiàn)有共沉淀工藝造成的顆粒團(tuán)聚的現(xiàn)象，得到的粉體初始顆粒的尺寸均勻性好(100-120 nm)，具有更好的燒結(jié)活性和較小的比表面積，同時(shí)保持高水平的電導(dǎo)率。該粉體適用于高溫固體氧化物燃料電池，并且由于其在中溫段亦能保持較高的電導(dǎo)率，因此其也適用于中溫固體氧化物燃料電池。


圖1本發(fā)明所述方法工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1一種氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的制備工藝，具體步驟1)將ZrOCl2 · 8H20 22. 90Kg、ScCl3 · 6H20 4. 14Kg 和 CeCl3 · 7H20 0. 30Kg 制作成混合水溶液；2)加入氨水共沉淀，調(diào)節(jié)PH值到7.70 ；3)水洗，控制Cl—含量小于lOOppm，離心脫水；4)經(jīng)過(guò)脫水后的粉料經(jīng)150°C烘干；5)烘干后的粉料經(jīng)400°C預(yù)煅燒得到初級(jí)粉體；6)初級(jí)粉體在氧化氣氛中煅燒，條件為升溫速率l°C/min，升溫至800°C，保持30小時(shí)；7)煅燒后的粉體采用立式球磨機(jī)高能球磨,加入改性聚丙烯酸銨50g，磨至中粒徑D5tl O. 40-0. 60 μ m,比表面積=10. 50 ±1. 00 m2/g ；8)噴霧干燥，得到氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的顆粒粒徑為100-120nm。
所制備的固 溶體中氧化鈧含量為10mol%，氧化鈰含量為lmol%，余量為氧化鋯。
實(shí)施例2一種氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的制備工藝，具體步驟1)將Zr (NO3)4 * 5H20 29. 60Kg、Sc (NO3) 3 * H2O 3. 95Kg 和 Ce (NO3) 3 * 5H20 O. 99Kg 制作成混合溶液；2)加入氨水共沉淀，調(diào)節(jié)PH值到9.00 ；3)水洗，控制NOf離子含量小于lOOppm，離心脫水；4)經(jīng)過(guò)脫水后的粉料經(jīng)200°C烘干；5)烘干后的粉料經(jīng)500°C預(yù)煅燒得到初級(jí)粉體；6)初級(jí)粉體在氧化氣氛中煅燒，條件為升溫速率3°C/min，升溫至900°C，保持20小時(shí)；7)煅燒后的粉體采用立式球磨機(jī)高能球磨,加入改性聚丙烯酸銨50g，磨至中粒徑D5tl O. 40-0. 60 μ m,比表面積=10. 50 ±1. 00 m2/g ；8)噴霧干燥，得到氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的顆粒粒徑為100-120nm。
所制備的固溶體中氧化鈧含量為10mol%，氧化鈰含量為3mol%，余量為氧化鋯。
實(shí)施例3一種氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的制備工藝，具體步驟1)將Zr (SO4) 2 · 4H20 23. 39Kg、Sc2 (SO4) 3 · 6H20 3. 81Kg 和 Ce (SO4) 2 · 4H201. 90Kg 制作成混合溶液；2)加入氨水共沉淀，調(diào)節(jié)PH值到10.50 ；3)水洗，控制S042_離子含量小于lOOppm，離心脫水；4)經(jīng)過(guò)脫水后的粉料經(jīng)250°C烘干；5)烘干后的粉料經(jīng)600°C預(yù)煅燒得到初級(jí)粉體；6)初級(jí)粉體在氧化氣氛中煅燒，條件為升溫速率5°C/min，升溫至1000 °C，保持10 小時(shí)；7)煅燒后的粉體采用立式球磨機(jī)高能球磨,加入改性聚丙烯酸銨50g，磨至中粒徑D5tl O. 40-0. 60 μ m,比表面積=10. 50 ±1. 00 m2/g ；8)噴霧干燥，得到氧化鈧穩(wěn)定 的氧化鋯固溶體的顆粒粒徑為100-120nm。
所制備的固溶體中氧化鈧含量為10mol%，氧化鈰含量為6mol%，余量為氧化鋯。
權(quán)利要求
1.一種氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的制備工藝，其特征在于具體步驟1)將鋯鹽、鈧鹽和第三組分鹽制作成混合水溶液；2)加入氨水共沉淀，調(diào)節(jié)PH值到7.70 - 10. 50 ；3)水洗，控制除0H—外其他陰離子含量小于lOOppm，離心脫水；4)經(jīng)過(guò)脫水后的粉料經(jīng)150- 250°C烘干；5)烘干后的粉料經(jīng)400- 600°C預(yù)煅燒得到初級(jí)粉體；6)初級(jí)粉體在氧化氣氛中煅燒，條件為升溫速率1- 5°C /min,升溫至800 - 1000 °C， 保持10 - 30小時(shí)；7)煅燒后的粉體采用立式球磨機(jī)高能球磨，加入分散劑，磨至中粒徑D5tlO. 4 -O. 6 μ m,比表面積=10. 5 ±1. O m2/g ;8)噴霧干燥，得到氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的顆粒粒徑為100-120nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的制備工藝，其特征在于所述第三組分鹽為鋁鹽、鈰鹽、釔鹽、鐿鹽或鉍鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的制備工藝，其特征在于所述鋯鹽、鈧鹽和第三組分鹽為氯化物、硝酸鹽或硫酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的制備工藝，其特征在于所述分散劑為改性聚丙烯酸銨或聚羧酸銨鹽。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的制備工藝制備的氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體，其特征在所述固溶體中氧化鈧含量為10mol%，第三組分氧化物含量為0-6mol%，余量為氧化鋯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的制備工藝，具體步驟1)將鋯鹽、鈧鹽和第三組分鹽制作成混合溶液；2)加入氨水共沉淀，調(diào)節(jié)PH值；3)水洗，離心脫水；4)烘干；5)預(yù)煅燒；7)高能球磨。本發(fā)明所述的氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯固溶體的制備工藝相對(duì)于其他方法工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求不高，而工藝穩(wěn)定性極好，非常適用于工業(yè)化生產(chǎn)，該方法制備的粉體適用于高溫固體氧化物燃料電池，并且由于其在中溫段亦能保持較高的電導(dǎo)率，因此其也適用于中溫固體氧化物燃料電池。
文檔編號(hào)C04B35/48GK103030392SQ201210580238
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者閆家臣, 趙冰, 李子涵, 魏基業(yè) 申請(qǐng)人:青島天堯?qū)崢I(yè)有限公司