[发明专利]火焰法高比表面积的钙钛矿型陶瓷氧化物及其制备方法和应用

说明书

火焰法高比表面积的钙钛矿型陶瓷氧化物及其制备方法和应用，由金属硝酸盐和1:1比例的柠檬酸，以乙二醇作为络合剂，通过火焰法制备出来的A位为Ca的钙钛矿型陶瓷氧化物材料。本发明制造的钙钛矿型功能材料具有短的燃烧持续时间约15‑20秒，生成蓬松的大量的固体。固体产物体积明显膨胀，反应后温度明显下降，使生成的固体产物多孔，分散性较好。烧反应过程中各种气相产物的生成抑制了粒径的增长，有利于高比表面积纳米粉体的形成。具有良好的均质性和较小的颗粒，具有较大的比表面积。

技术领域

本发明属于用纳米技术、化学化工方法生产钙钛矿型陶瓷氧化物的技术领域和催化剂制备领域，特别涉及到一种以火焰法制备出高比表面积的钙钛矿型陶瓷氧化物的制备方法。

背景技术

钙钛矿型氧化物含有丰富的氧缺陷，是一种完全氧化型催化材料，广泛应用于氧化还原反应催化剂、固体电阻器、高温加热材料、高温固体燃料电池及化学传感器等领域。在燃料电池中钙钛矿氧化物由于其成本低、高的水热稳定性以及抗中毒性被认为是极具前景的贵金属替代催化剂。近年，已开展掺杂来提高钙钛矿型氧化物的内在活性，但其低温氧化活性仍低于Pt/Pd催化剂，因此这类材料研究重点在寻找新的替代元素以及改善制备方法来进一步提高其的导电性、增加活性位点从而提高其活性。钙钛矿氧化物的形貌、晶体结构、缺陷以及化学组分和其制备方法、组成元素是密切相关的。因此需要探求制备材料过程中的规律以及变化机理，发现新的制备工艺、改进现有工艺，制备出具有优良性能的高新技术材料。

制备方法对材料的结构和性能有较大影响，钙钛矿类型的氧化物的制备大多采用共沉淀法、溶胶凝胶法、高温固相法和水热合成法。

共沉淀法：向溶解有不同反应原料的均匀溶液中匀速滴加合适的沉淀剂获得前驱体沉淀物，洗涤干燥后再进行煅烧得到反应产物。优点：可得到化学成分均一的纳米粉体材料，易制备粒度小分布均匀的纳米粉体材料。由于沉淀的不均匀，沉淀物容易聚集在一起，培烧的时候会发生轻微烧结，从而使催化剂的比表面积减小。

溶胶－凝胶法：是将反应物溶解于液体形成溶胶，经过陈化、聚合而形成凝胶而固化，再经过高温处理获得所需的纳米颗粒等纳米材料。优点：操作简单原料分散到溶剂中可以实现分子水平的均匀混合，合成温度低，制得的粉体粒径较小等。缺点：整个过程所需时间较长；凝胶在干燥过程中会逸出大量的气体和有机物，产物体积收缩大，不利于产业化生产。

高温固相法：将固体原料按化学计量比均匀混合后研磨，高温煅烧多次得到单相产物。具有成本低、工艺简单及产率高等优点。缺点：如反应温度高反应速率慢和粉体产物不均等。

水热合成法：水热法是一种在密封的压力容器中, 以水或有机液体作为溶剂、原料经溶解后再结晶的制备方法.优点：样品制备过程中可以使样品不污染，不蒸发损失，防止有毒有害物质污染环境。