[发明专利]一种溶胶凝胶自燃烧法制备氧化铋-钼酸镧复合电解质的方法

说明书

一种溶胶凝胶自燃烧法制备氧化铋‑钼酸镧复合电解质的方法，涉及固体电解质材料制备技术领域。利用乙二醇对硝酸镧与钼酸铵混合溶液进行酸化，然后搅拌升温进行溶胶凝胶反应，制得钼酸镧粗粉；自燃烧法纯化钼酸镧粉末，将钼酸镧粗粉放入坩埚中，放入马沸炉进行烧粉；将钼酸镧与氧化铋进行固相复合，研磨后进行压片，最后进行烧片，制得氧化铋‑钼酸镧复合电解质。当20％掺杂比例的氧化铋与钼酸镧复合电解质在烧结到800℃时，氧化铋的吸收峰将钼酸镧吸收峰全部掩盖，复合程度非常高。该研究也将为氧化铋的研究与实际应用提供了重要的实验数据。

技术领域

本发明涉及固体电解质材料制备技术领域，具体是涉及一种溶胶凝胶自燃烧法制备氧化铋-钼酸镧复合电解质的方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将材料的活化能直接转化为电能的转化装置。因其高效而被人们广泛关注，被认为是21世纪最具有发展潜力的清洁能源之一。

在固体电解质燃料电池中，如果电解质的晶体箱变伴随有较大的体积变化，那么将会对电解质的性能产生非常大的影响，因此电解质的稳定性非常重要，并且在制造和运行环境中要保持化学成分、组织结构、形状大小的稳定。δ-Bi₂O₃的电导率是其各个变相中导电率最高的一个相，但是却有一个非常明显的缺点，那就是存在的温度范围很小(730～825℃)，所以要想得到广泛的实际应用，那就必须要克服这个问题，使其δ相在宽温度范围内具有较好的稳定性。为了使氧化铋材料的高离子电导率特性得到充分的发挥，研究人开展过大量的研究工作。实验结果表明：为了能够在较低温度下获得较稳定的δ相并且克服因相变而带来的体积效应，等价或者刀剑离子常常用来部分取代铋离子，共掺杂可以将δ相稳定到α的相变温度以下。

由于掺杂是通过改变氧离子空位浓度来改善材料的电导率的，电导率除了与掺杂的离子有关，还与掺杂的离子浓度有关系。一般来说，随着掺杂物浓度的增加，氧空位浓度也会增大，离子的电导率增大；但是当掺杂物浓度达到一定值以后，便会存在一个反常的现象，即继续增大掺杂物的浓度，氧离子空位浓度将会减小，这种现象可以认为是阳离子空位有序化和静电相互作用的结果。

在固体氧化物燃料电池中，存在一个气体电极和电解质的三相界面处，当氧化还原气体渗透到此处时，便会加速氧化还原反应，电解质两侧两侧将会与阴极和阳极材料接触，暴露在氧化性或者还原性气体中。所以必须要求电解质在高温运行环境中人能保持较好的化学稳定性，也就是电解质必须是致密的隔离层。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种溶胶凝胶自燃烧法制备氧化铋-钼酸镧复合电解质的方法，可制备性能优异的电解质材料。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种溶胶凝胶自燃烧法制备氧化铋-钼酸镧复合电解质的方法，步骤如下：

①、溶胶凝胶法制备钼酸镧

利用乙二醇对硝酸镧与钼酸铵混合溶液进行酸化，然后搅拌升温进行溶胶凝胶反应，制得钼酸镧粗粉；

②、自燃烧法纯化钼酸镧粉末

将钼酸镧粗粉放入坩埚中，放入马沸炉进行烧粉；

③、氧化铋-钼酸镧复合电解质的固相复合制备

将钼酸镧与氧化铋进行固相复合，研磨后进行压片，最后进行烧片，制得氧化铋-钼酸镧复合电解质。

作为本发明的制备方法的优选技术方案，制备方法中：

步骤①中取硝酸镧10g与钼酸铵5.6g溶于100mL水中，然后加入4mL的乙二醇进行酸化。将温度上升到80℃开始进行搅拌，搅拌时用氨水将pH值调到中性，接着搅拌5h。搅拌结束后将产物放入烘箱中进行烘干，烘箱的温度调节到80℃以上，烘干6h，制得钼酸镧粗粉。