[发明专利]一种高熵钙钛矿结构阴极材料及制备方法与应用

说明书

一种高熵钙钛矿结构阴极材料及制备方法与应用，涉及固体电解质陶瓷材料技术领域，其化学式为：La_0.6Bi_0.2Sr_0.2(CoFeMnNiCuCr)_1/6O_3‑δ，本发明通过优选高熵组元和制备工艺控制，制备具有纯相高熵陶瓷，从而实现高性能阴极材料的制备。XRD测试表明在20～60°范围内的衍射峰一致，没有其他杂相的出现，说明制备出纯相的具有钙钛矿结构的粉体。制备样品的密度随着烧结温度的提高而提高，具有良好的烧结活性，烧结温度1100℃时样品的相对密度高于95％，达到致密。制备样品在200～800℃温度区间内材料的电导率均高于90S·cm^‑1，能很好的满足固体氧化物燃料电池(SOFC)的使用要求。

技术领域

本发明涉及固体电解质陶瓷材料技术领域，具体是涉及一种高熵钙钛矿结构阴极材料及制备方法与应用。

背景技术

“高熵”是近年来出现的新的材料设计理论，高熵会带来热力学上的高熵效应、结构上的晶格畸变效应以及性能上的“鸡尾酒”效应，目前已成为材料研究领域的一大热点。2004年中国台湾学者叶均蔚教授最先提出了高熵合金的概念，同年牛津大学的Cantor等也提出了多主元合金的概念，两者的工作均是将多种合金元素以(近)等原子比固溶到一起，形成单相的固溶体。随着研究的不断深入，2015年，“高熵”的概念被用于氧化物陶瓷材料领域的研究，并取得了突破性进展。高熵陶瓷材料通常是指由5种或以上陶瓷组元形成的多组元固溶体，与传统陶瓷材料相比，高熵陶瓷具有良好的结构稳定性、优异的力学性能以及卓越的电学性能，在超高温材料和新能源材料领域具有潜在的应用价值。

目前，传统固相法制备高熵陶瓷存在：反应温度较高、耗时长、产物比例难以准确控制、制备过程中容易存在第二相等问题。因而采用传统固相法很难制备出纯相以及高密度的高熵陶瓷材料。另外，闪烧、放电等离子体烧结以及热压烧结等烧结方法也是制备高熵陶瓷的现有技术，但这些技术的烧结工艺较为复杂，对实验设备要求较高，因而难以推广，不能被普遍使用。

具有离子、电子混合导电性以及优异的电化学催化活性的钙钛矿(ABO₃)结构氧化物是固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料理想的材料体系。关于高熵钙钛矿型结构阴极陶瓷材料的研究报道较少。

发明内容

本发明提供了一种高熵钙钛矿结构阴极材料及制备方法与应用，通过优选高熵组元和制备工艺控制，制备纯相高熵陶瓷，从而实现高性能阴极材料的制备。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种高熵钙钛矿结构阴极材料，其化学式为：

La_0.6Bi_0.2Sr_0.2(CoFeMnNiCuCr)_1/6O_3-δ。

一种高熵钙钛矿结构阴极材料的制备方法，步骤如下：