專利名稱：高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法。這種有序介孔固溶體可以用于固體氧化物燃料電池的電極支撐體。
背景技術(shù)：
氧化釓摻雜氧化鈰(gadolinia doped ceria，⑶C)在中溫下(500 700°C )離子電導率比固體氧化物燃料電池(SOFC)傳統(tǒng)電解質(zhì)材料氧化依穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)高1 2 個數(shù)量級，是理想的中、低溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)材料。固體氧化物燃料電池在中、 低溫下運行可以大大拓寬相應各元件材料的選擇范圍，減小電池元件之間反應的可能性， 將有利于降低成本、提高壽命，但在中、低溫下運行會使電極的動力學活性降低，從而影響到電池的性能。因此，必須尋找與氧化釓摻雜氧化鈰電解質(zhì)相匹配的電極材料。最近，為了改善電極的性能，一種離子和電子混合導電的復合電極成為了一個主要的研究熱點。例如 Ni/GDC復合陽極材料，M具有對燃料的催化氧化和電子傳導的功能，GDC主要作為M的支撐體，并具有離子傳導功能。同樣的，錳酸鑭(LSM)/GDC也被用作陰極材料。這些復合電極的性能與氣體三相界面(TPB)長度有很大的關(guān)系，TPB長度越長越有利用提高電極的催化速率。這種長的TPB可以通過制備具有均勻有序孔結(jié)構(gòu)的GDC材料來達到。規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)，可以提高對催化劑的分散性和穩(wěn)定性，從而極大地提高催化活性。因此如何制備出具有大比表面積、規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性高的GDC孔材料成為研究的焦點。制備有序介孔結(jié)晶GDC氧化物固溶體主要采用軟、硬模板法，軟模板法采用有機嵌段共聚物作為結(jié)構(gòu)引導試劑，通過在空氣中煅燒去除模板得到介孔結(jié)構(gòu)的GDC氧化物固溶體，但是這種方法很難得到高結(jié)晶的GDC氧化物固溶體，因為在很高溫度下去除模板可能會導致介孔的坍塌。硬模板法是使GDC氧化物前驅(qū)體滲透進入有序介孔硅或炭的硬模板中，然后在高溫下去除模板，可以得到高結(jié)晶的介孔GDC氧化物固溶體，并且介孔不容易坍塌，但是這種方法費時，程序復雜，很難控制，取得理想的硬模板也比較難，并且很難讓GDC 氧化物前驅(qū)體填充所有的孔。因此，探索一種簡單可行的高結(jié)晶有序介孔GDC氧化物固溶體的制備方法勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，該方法制備的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的結(jié)晶度高、比表面積大，并且工藝簡為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料的選取按各原料所占重量份數(shù)為乙酰丙酮鈰水合物 1. 5-2. 5，
乙酰丙酮釓水合物甲醇N，N-二甲基甲酰胺四氫呋喃氯仿
0. 35-0. 45， 20-30，
0. 3-0. 5， 3. 0-4. 0， 5. 0-6. 0，聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物0.5，稱量乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、 氯仿、聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，備用；^GDC前驅(qū)體溶膠的制備在裝有電磁攪拌的三口燒瓶中加入乙酰丙酮鈰水合物(Ce(CH3COCHCOCH3)3 · χΗ20)、乙酰丙酮釓水合物(Gd(CH3COCHCOCH3)3 · χΗ20)、甲醇和 N， N-二甲基甲酰胺(加去離子水或不加去離子水；加去離子水時，去離子水所占重量份數(shù)為 0. 2-0. 4)，室溫攪拌1-2小時，得到⑶C前驅(qū)體溶膠，靜置備用；3)聚合物溶液的制備將四氫呋喃和氯仿混合，得到四氫呋喃和氯仿的混合溶劑；向四氫呋喃和氯仿的混合溶劑中加入聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，在 65-70°C溶解1小時，然后冷卻到室溫，得到聚合物溶液；4)將⑶C前驅(qū)體溶膠倒入聚合物溶液中，室溫混合1小時，得到混合溶液；5)將混合溶液倒入玻璃培養(yǎng)皿中，蓋上培養(yǎng)皿蓋子后放入烘箱，在65_70°C下烘 M小時(凝膠化脫水脫醇)；6)當混合溶液變得粘稠時，去掉培養(yǎng)皿蓋子，繼續(xù)反應40-60分鐘(凝膠化反應)，得到GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料；7)將GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料轉(zhuǎn)移至高溫爐，在氬氣氣氛下，于600-700°C煅燒2-3小時(升溫速率為20-25°C /分鐘)，得到含碳的⑶C氧化物固溶體粉末；8)在空氣氣氛下，400-500°C煅燒含碳的⑶C氧化物固溶體粉末2-3小時(升溫速率為20-25°C /分鐘)，得到高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體。所述步驟1)中的原料還包括去離子水，去離子水所占重量份數(shù)為0. 2-0. 4 ；去離子水在步驟幻中與乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物、甲醇和N，N-二甲基甲酰胺一起攪拌。所述的乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物的分子式中的含水量χ = 3-4 ；所述的甲醇、N，N- 二甲基甲酰胺、四氫呋喃、氯仿均為分析純，純度大于98wt% ；所述的聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物數(shù)均分子量為50. 5X 103，分子量分布為1.05，聚氧化乙烯鏈段的重量百分數(shù)為15wt%。所述的聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物(聚合物ΡΙ-ΡΕ0)從加拿大的
Polymer Source，Inc. (Montreal，Canada)直接購買，http://www. polymersource. com/。 本發(fā)明采用具有低水解活性的乙酰丙酮鈰、乙酰丙酮釓作為溶膠-凝膠的前驅(qū)體，采用兩親的聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物作為GDC氧化物制備的結(jié)構(gòu)引導試劑，通過自組裝的方式，GDC氧化物前驅(qū)體選擇溶脹在親水的聚氧化乙烯鏈段，然后通過兩步煅燒工藝去除聚合物結(jié)構(gòu)引導試劑，煅燒過程中形成的堅固的無定形碳能有效地支撐介孔GDC氧化物固溶體的墻，防止了在高溫時GDC氧化物固溶體介孔的坍塌，因此采用本方法可以得到高結(jié)晶的有序介孔GDC氧化物固溶體。本發(fā)明采用具有低水解活性的乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物作為GDC溶膠-凝膠的前驅(qū)體，采用兩親的聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物作為GDC氧化物制備的結(jié)構(gòu)引導試劑，通過自組裝的方式，GDC氧化物前驅(qū)體選擇溶脹在親水的聚氧化乙烯鏈段，然后通過兩步煅燒工藝去除聚合物結(jié)構(gòu)引導試劑，在氬氣氣氛下的模板去除過程中，聚氧化乙烯鏈段很容易分解)，但是聚異戊二烯比較穩(wěn)定，它將轉(zhuǎn)化為堅固的無定形碳，這個原位碳能有效地支撐介孔GDC氧化物固溶體的墻，防止在高溫時GDC氧化物固溶體介孔的坍塌，因此采用本方法可以得到高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體。與現(xiàn)有的方法比較，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點1)本發(fā)明制備的高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體，相對于軟模板法， 結(jié)晶度高，并且具有大比表面積、規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)(即介孔有序)、穩(wěn)定性高。2)本發(fā)明制備的高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體，相對于硬模板法， 具有工藝簡單，易于控制。本發(fā)明制備的高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體可以用于固體氧化物燃料電池的電極支撐體。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。實施例1 高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，它包括如下步驟1)原料的選取按各原料所占重量為乙酰丙酮鈰水合物1. 554，乙酰丙酮釓水合物0. 355，甲醇25.37，N，N-二甲基甲酰胺0.415，四氫呋喃3. 0，氯仿5. 0，聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物0. 5，稱量乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、 氯仿、聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，備用；^GDC前驅(qū)體溶膠的制備在裝有電磁攪拌的三口燒瓶中加入乙酰丙酮鈰水合物 (Ce(CH3COCHCOCH3)3 · χΗ20, χ = 3)、乙酰丙酮釓水合物(Gd(CH3COCHCOCH3)3 · xH20, χ = 3)、 甲醇和N，N-二甲基甲酰胺(不加去離子水)，室溫攪拌1小時，得到穩(wěn)定的GDC前驅(qū)體溶膠，靜置備用；3)聚合物溶液的制備將四氫呋喃和氯仿混合，得到四氫呋喃和氯仿的混合溶劑；向四氫呋喃和氯仿的混合溶劑中加入聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，在65°C溶解1小時，然后冷卻到室溫，得到清澈的聚合物溶液；
4)將⑶C前驅(qū)體溶膠倒入聚合物溶液中，室溫混合1小時，得到混合溶液；5)將混合溶液倒入玻璃培養(yǎng)皿中，蓋上培養(yǎng)皿蓋子后放入烘箱，在65°C下烘M小時(凝膠化脫水脫醇)；6)當混合溶液變得粘稠時，去掉培養(yǎng)皿蓋子，繼續(xù)反應40分鐘(凝膠化反應)，得到GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料；7)將GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料轉(zhuǎn)移至高溫爐，在氬氣氣氛下，于600°C煅燒2小時(升溫速率為20-25°C /分鐘)，得到含碳的GDC氧化物固溶體粉末；8)在空氣氣氛下，400°C煅燒含碳的⑶C氧化物固溶體粉末2小時(升溫速率為 20-250C /分鐘)，得到高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體。得到的高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的基本物理性能測試結(jié)果如表1。實施例2 制備方法同實施例1，僅把實施例1的不加去離子水增加為加去離子水0. 315g。去離子水在步驟2)中與乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物、甲醇和N，N-二甲基甲酰胺一起攪拌。得到的高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的基本物理性能測試結(jié)果如表實施例3 高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，它包括如下步驟1)原料的選取按各原料所占重量份數(shù)為聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物 0. 5g，稱量乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、 氯仿、聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，備用；^GDC前驅(qū)體溶膠的制備在裝有電磁攪拌的三口燒瓶中加入乙酰丙酮鈰水合物 (Ce(CH3COCHCOCH3)3 · χΗ20, χ = 3)、乙酰丙酮釓水合物(Gd(CH3COCHCOCH3)3 · xH20, χ = 3)、 甲醇、N, N- 二甲基甲酰胺和去離子水，室溫攪拌2小時，得到穩(wěn)定的GDC前驅(qū)體溶膠，靜置3)聚合物溶液的制備將四氫呋喃和氯仿混合，得到四氫呋喃和氯仿的混合溶劑；向四氫呋喃和氯仿的混合溶劑中加入聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，在70°C溶解1小時，然后冷卻到室溫，得到清澈的聚合物溶液；4)將⑶C前驅(qū)體溶膠倒入聚合物溶液中，室溫混合1小時，得到混合溶液；乙酰丙酮鈰水合物乙酰丙酮釓水合物甲醇N，N-二甲基甲酰胺去離子水四氫呋喃氯仿
1. 554， 0. 355， 25. 37， 0. 415， 0. 315， 4. Og, 6. Og,
5)將混合溶液倒入玻璃培養(yǎng)皿中，蓋上培養(yǎng)皿蓋子后放入烘箱，在70°C下烘M小時(凝膠化脫水脫醇)；6)當混合溶液變得粘稠時，去掉培養(yǎng)皿蓋子，繼續(xù)反應50分鐘(凝膠化反應)，得到GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料；7)將GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料轉(zhuǎn)移至高溫爐，在氬氣氣氛下，于600°C煅燒2小時(升溫速率為20-25°C /分鐘)，得到含碳的GDC氧化物固溶體粉末；8)在空氣氣氛下，400°C煅燒含碳的⑶C氧化物固溶體粉末2小時(升溫速率為 20-250C /分鐘)，得到高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體。得到的高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的基本物理性能測試結(jié)果如表1。實施例4 高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，它包括如下步驟1)原料的選取 按各原料所占重量份數(shù)為乙酰丙酮鈰水合物1. 554，乙酰丙酮釓水合物0. 355，甲醇25. 37，N，N-二甲基甲酰胺0.415，四氫呋喃4. 0，氯仿6. 0，聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物 0. 5，稱量乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、 氯仿、聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，備用；^GDC前驅(qū)體溶膠的制備在裝有電磁攪拌的三口燒瓶中加入乙酰丙酮鈰水合物 (Ce(CH3COCHCOCH3)3 · χΗ20, χ = 4)、乙酰丙酮釓水合物(Gd(CH3COCHCOCH3)3 · xH20, χ = 4)、 甲醇和N，N-二甲基甲酰胺(不加去離子水)，室溫攪拌1.5小時，得到穩(wěn)定的GDC前驅(qū)體溶膠，靜置備用；3)聚合物溶液的制備將四氫呋喃和氯仿混合，得到四氫呋喃和氯仿的混合溶劑；向四氫呋喃和氯仿的混合溶劑中加入聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，在68°C溶解1小時，然后冷卻到室溫，得到清澈的聚合物溶液；4)將⑶C前驅(qū)體溶膠倒入聚合物溶液中，室溫混合1小時，得到混合溶液；5)將混合溶液倒入玻璃培養(yǎng)皿中，蓋上培養(yǎng)皿蓋子后放入烘箱，在68°C下烘M小時(凝膠化脫水脫醇)；6)當混合溶液變得粘稠時，去掉培養(yǎng)皿蓋子，繼續(xù)反應60分鐘(凝膠化反應)，得到GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料；7)將GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料轉(zhuǎn)移至高溫爐，在氬氣氣氛下，于700°C煅燒2. 5小時(升溫速率為20-25°C /分鐘)，得到含碳的⑶C氧化物固溶體粉末；
8)在空氣氣氛下，500°C煅燒含碳的⑶C氧化物固溶體粉末2. 5小時(升溫速率為 20-250C /分鐘)，得到高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體。得到的高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的基本物理性能測試結(jié)果如表1。實施例5 高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，它包括如下步驟1)原料的選取按各原料所占重量份數(shù)為乙酰丙酮鈰水合物 1.554，乙酰丙酮釓水合物 0.355，甲醇25.37，N，N-二甲基甲酰胺 0.415， 四氫呋喃3. 0， 氯仿 5.0， 聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物0. 5， 稱量乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、 氯仿、聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，備用；^GDC前驅(qū)體溶膠的制備在裝有電磁攪拌的三口燒瓶中加入乙酰丙酮鈰水合物 (Ce(CH3COCHCOCH3)3 · χΗ20, χ = 4)、乙酰丙酮釓水合物(Gd(CH3COCHCOCH3)3 · xH20, χ = 4)、 甲醇和N，N-二甲基甲酰胺(不加去離子水)，室溫攪拌2小時，得到穩(wěn)定的GDC前驅(qū)體溶膠，靜置備用；3)聚合物溶液的制備將四氫呋喃和氯仿混合，得到四氫呋喃和氯仿的混合溶齊U ；向四氫呋喃和氯仿的混合溶劑中加入聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，在70°C溶解1小時，然后冷卻到室溫，得到清澈的聚合物溶液；4)將⑶C前驅(qū)體溶膠倒入聚合物溶液中，室溫混合1小時，得到混合溶液；5)將混合溶液倒入玻璃培養(yǎng)皿中，蓋上培養(yǎng)皿蓋子后放入烘箱，在70°C下烘M小時(凝膠化脫水脫醇)；6)當混合溶液變得粘稠時，去掉培養(yǎng)皿蓋子，繼續(xù)反應50分鐘(凝膠化反應)，得到GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料；7)將GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料轉(zhuǎn)移至高溫爐，在氬氣氣氛下，于700°C煅燒3小時(升溫速率為20-25°C /分鐘)，得到含碳的GDC氧化物固溶體粉末；
8)在空氣氣氛下，500°C煅燒含碳的GDC氧化物固溶體粉末3小時(升溫速率為丨分鐘)，得到高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體。 得到的高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的基本物理性能測試結(jié)果如 20-25 0C 表1。
實施例6
高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，它包括如下步驟 1)原料的選取
8
按各原料所占重量份數(shù)為
乙酰丙酮鈰水合物1．5，
乙酰丙酮釓水合物o．35，
24] 甲醇20，
N，N一二甲基甲酰胺 o．3，
去離子水o．2，
四氫呋喃3．o，
氯仿5．o，
聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物o．5，
稱量乙酰丙酮鈰水合物1乙酰丙酮釓水合物1甲醇1N，N一二甲基甲酰胺1四氫呋喃1氯仿1聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，備用；
2)GDC前驅(qū)體溶膠的制備在裝有電磁攪拌的三口燒瓶中加入乙酰丙酮鈰水合物(Ce(CHsC。CHC。CHs)s．XH。，X一3)1乙酰丙酮釓水合物(Gd(CHsC。CHC。CHs)s．XH。，X一3)1甲醇和N，N一二甲基甲酰胺，加去離子水，室溫攪拌l小時，得到GDC前驅(qū)體溶膠，靜置備用；
3)聚合物溶液的制備將四氫呋喃和氯仿混合，得到四氫呋喃和氯仿的混合溶劑；向四氫呋喃和氯仿的混合溶劑中加入聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，在65℃溶解l小時，然后冷卻到室溫，得到聚合物溶液；
4)將GDC前驅(qū)體溶膠倒入聚合物溶液中，室溫混合l小時，得到混合溶液；
5)將混合溶液倒入玻璃培養(yǎng)皿中，蓋上培養(yǎng)皿蓋子后放入烘箱，在65℃下烘24小時(凝膠化脫水脫醇)；
6)當混合溶液變得粘稠時，去掉培養(yǎng)皿蓋子，繼續(xù)反應40分鐘(凝膠化反應)，得到GDC／聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料；
7)將GDC／聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料轉(zhuǎn)移至高溫爐，在氬氣氣氛下，于600℃煅燒2小時(升溫速率為20一25℃／分鐘)，得到含碳的GDC氧化物固溶體粉末；
8)在空氣氣氛下，400℃煅燒含碳的GDC氧化物固溶體粉末2小時(升溫速率為20一25℃／分鐘)，得到高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體。
得到的高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的基本物理性能測試結(jié)果如表l。
實施例7
高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，它包括如下步驟
1)原料的選取
按各原料所占重量份數(shù)為
乙酰丙酮鈰水合物2．5，
乙酰丙酮釓水合物o．45，
45] 甲醇30，
N，N一二甲基甲酰胺 o．5，
去離子水o．4，
四氫呋喃4．o，
氯仿6.0，聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物0.5，稱量乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、 氯仿、聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，備用；^GDC前驅(qū)體溶膠的制備在裝有電磁攪拌的三口燒瓶中加入乙酰丙酮鈰水合物 (Ce(CH3COCHCOCH3)3 · χΗ20, χ = 4)、乙酰丙酮釓水合物(Gd(CH3COCHCOCH3)3 · xH20, χ = 4)、 甲醇和N，N- 二甲基甲酰胺，加去離子水，室溫攪拌2小時，得到⑶C前驅(qū)體溶膠，靜置備用；3)聚合物溶液的制備將四氫呋喃和氯仿混合，得到四氫呋喃和氯仿的混合溶劑；向四氫呋喃和氯仿的混合溶劑中加入聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，在70°C溶解1小時，然后冷卻到室溫，得到聚合物溶液；4)將⑶C前驅(qū)體溶膠倒入聚合物溶液中，室溫混合1小時，得到混合溶液；5)將混合溶液倒入玻璃培養(yǎng)皿中，蓋上培養(yǎng)皿蓋子后放入烘箱，在70°C下烘M小時(凝膠化脫水脫醇)；6)當混合溶液變得粘稠時，去掉培養(yǎng)皿蓋子，繼續(xù)反應60分鐘(凝膠化反應)，得到GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料；7)將GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料轉(zhuǎn)移至高溫爐，在氬氣氣氛下，于700°C煅燒3小時(升溫速率為20-25°C /分鐘)，得到含碳的GDC氧化物固溶體粉末；8)在空氣氣氛下，500°C煅燒含碳的⑶C氧化物固溶體粉末3小時(升溫速率為 20-250C /分鐘)，得到高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體。得到的高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的基本物理性能測試結(jié)果如表1。表1，高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
驟
1.高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，其特征在于它包括如下步1)原料的選取 按各原料所占重量份數(shù)為 乙酰丙酮鈰水合物 1. 5-2. 5， 乙酰丙酮釓水合物 0. 35-0. 45， 甲醇20-30，N，N-二甲基甲酰胺 0.3-0.5， 四氫呋喃氯仿聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物3. 0-4. 0， 5. 0-6. 0， 0. 5，稱量乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、氯仿、聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，備用；2)GDC前驅(qū)體溶膠的制備在裝有電磁攪拌的三口燒瓶中加入乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物、甲醇和N，N- 二甲基甲酰胺，室溫攪拌1-2小時，得到⑶C前驅(qū)體溶膠，靜置備用；3)聚合物溶液的制備將四氫呋喃和氯仿混合，得到四氫呋喃和氯仿的混合溶劑；向四氫呋喃和氯仿的混合溶劑中加入聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物，在65-70°C溶解 1小時，然后冷卻到室溫，得到聚合物溶液；4)將GDC前驅(qū)體溶膠倒入聚合物溶液中，室溫混合1小時，得到混合溶液；5)將混合溶液倒入玻璃培養(yǎng)皿中，蓋上培養(yǎng)皿蓋子后放入烘箱，在65-70°C下烘M小時；6)當混合溶液變得粘稠時，去掉培養(yǎng)皿蓋子，繼續(xù)反應40-60分鐘，得到GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料；7)將GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料轉(zhuǎn)移至高溫爐，在氬氣氣氛下，于600-700°C煅燒2-3小時，得到含碳的GDC氧化物固溶體粉末；8)在空氣氣氛下，400-500°C煅燒含碳的GDC氧化物固溶體粉末2_3小時，得到高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，其特征在于所述步驟1)中的原料還包括去離子水，去離子水所占重量份數(shù)為0. 2-0. 4 ；去離子水在步驟幻中與乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物、甲醇和N，N-二甲基甲酰胺一起攪拌。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，其特征在于所述的乙酰丙酮鈰水合物、乙酰丙酮釓水合物的分子式中的含水量χ = 3-4 ；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，其特征在于所述的甲醇、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、氯仿均為分析純，純度大于98wt% ；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，其特征在于所述的聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物數(shù)均分子量為50. 5 X 103，分子量分布為1.05，聚氧化乙烯鏈段的重量百分數(shù)為15wt%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰(gadolinia doped ceria，GDC)固溶體的制備方法；可以用于固體氧化物燃料電池的電極支撐體。高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料的選??；2)GDC前驅(qū)體溶膠的制備；3)聚合物溶液的制備；4)將GDC前驅(qū)體溶膠倒入聚合物溶液中；5)烘烤；6)當混合溶液變得粘稠時，去掉培養(yǎng)皿蓋子，繼續(xù)反應40-60分鐘，得到GDC/聚異戊二烯與聚氧化乙烯嵌段共聚物雜化材料；7)在氬氣氣氛下，于600-700℃煅燒2-3小時；8)在空氣氣氛下，400-500℃煅燒含碳的GDC氧化物固溶體粉末2-3小時，得到高結(jié)晶的有序介孔氧化釓摻雜氧化鈰固溶體。本發(fā)明具有結(jié)晶度高、比表面積大、規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)的特點。
文檔編號H01M8/02GK102180508SQ20111004202
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)明者沈春暉, 鄧凱, 郭芷含 申請人:武漢理工大學