[发明专利]静电纺丝法制备具有一维纳米管状结构的固体氧化物燃料电池阴极材料Re1+xA′1-xCuO4±δ的方法

说明书

静电纺丝法制备具有一维纳米管状结构的固体氧化物燃料电池阴极材料Re_1+xA′_1-xCuO_4±δ的方法 

技术领域

本发明涉及一种电池阴极材料的制备方法。 

背景技术

固体氧化物燃料电池的实用化需要降低操作温度，以克服高温下面临的诸多问题(如电池密封，连接件稳定性，材料的老化等等)。为了实现这个目标，改善现有阴极材料的电极性能是一个关键问题。阴极的电化学性能不仅与电极材料本身的结构以及组成有关，还与电极的微观结构和形貌(比如晶粒大小、孔隙度、电极和电解质界面等)有着密切的联系。构筑优良的阴极微观结构可以大幅度增加三相反应区面积，改善气体在电极内部的扩散过程，进而提高阴极的电化学性能。K₂NiF₄结构复合氧化物具有合适的热膨胀系数，能较好地与CGO、LSGM等中温SOFC的电解质材料相匹配，在600℃～800℃的中温范围内具有比La_0.8Sr_0.2Co_0.4Fe_0.6O₃(LSCF)体系更优良的氧表面交换性能和氧离子迁移能力，成为中温SOFC的新型阴极材料的研究热点。 

发明内容

本发明的目的是提供一种具有一维纳米管状结构的固体氧化物燃料电池阴极材料Re_1+xA′_1-xCuO_4±δ的制备方法。 

本发明静电纺丝法制备具有一维纳米管状结构的固体氧化物燃料电池阴极材料Re_1+xA′_1-xCuO_4±δ的方法如下：一、将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇后在密封的条件下按照30～80转/分的速度搅拌6h～8h，然后在室温的条件下静置6h～12h，得到质量浓度为9％～11％聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液；二、依照化学式Re_1+xA′_1-xCuO_4±δ，按Re元素、A′元素、Cu元素与O元素的摩尔比为(1+x)∶(1-x)∶1∶(4±δ)的比例分别称取Re(NO₃)₃、A′(CH₃COO)₂和Cu(CH₃COO)₂，然后溶于蒸馏水中，得到均匀透明的体系1，其中Re_1+xA′_1-xCuO_4±δ在体系1中的质量百分含量为2％～8％，其中Re元素为稀土元素，A′元素为碱土金属元素，化学式Re_1+xA′_1-xCuO_4±δ中0≤x≤1，0＜δ＜0.5；三、将体系1与步骤一得到的聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液按照1∶1的质量比混合，以30～80转/分的速度搅拌10h～12h，然后在室温的条件下静置10h～12h，得到溶胶；四、将溶胶装入针孔孔径为0.2mm～0.5mm的注射器中，在注射泵流速为1ml/h、电压为20kV、注射器针头尖端与接收滚筒距离为20cm的条件下纺丝12h，即得无机-有机前驱体纤维，其中注射器针头 与铜导线连接，铜导线连接高压电源；五、将无机-有机前驱体纤维在50℃～80℃的条件下烘干10h～14h，然后将烘干的无机-有机前驱体纤维平铺在马弗炉中的三氧化二铝瓷舟内，按照1℃/min的速度升至350℃～500℃，然后在350℃～500℃的条件下烧结2h～6h，再按照1℃/min的速度升至700℃～1000℃，然后在700℃～1000℃的条件下烧结15min～1h，即得电池阴极材料Re_1+xA′_1-xCuO_4±δ；步骤二中所述的Re元素为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy或Eu；步骤二中所述的A′元素为Ca、Sr或Ba。