專利名稱：高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體的制作方法
技術領域：
本發明涉及陶瓷材料技術領域，具體為一種高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。
背景技術：
鈣鈦礦型質子導體是一類新型快離子導體材料，可廣泛應用到固體氧化物燃料電池(SOFC)的電解質材料、氫氣傳感器、氫氣分離等。在眾多鈣鈦礦型質子導體材料中， BaCeO3基質子導體具有非常好的電導率，但是在600°C以下，其在含有高濃度的CO2和H2O 環境下不穩定；而BaZrO3基質子導體在CO2和H2O環境下具有非常好的化學穩定性、力學性能和晶粒電導率，但該材料的難燒結性和高晶界電阻妨礙了該材料的實際應用。在如何提高鈣鈦礦型質子導體的燒結性、質子電導率和化學穩定性方面，采用Zr取代Ce制備 BaZrO3-BaCeO3固溶體，使其具有BaZrO3高化學穩定性和BaCeO3高質子電導率。研究表明 BaZrO3-BaCeO3固溶體或核殼結構，電導率和化學穩定性都得到了提高，但電導率并未取得令人滿意的進展，文獻數據一般在10_5 10_3S/cm，這阻礙了其實際應用。另研究表明，對于鈣鈦礦型質子導體材料，其晶粒的電導率遠大于相同溫度下的氧離子導體，但其晶界的電導率遠小于其晶粒的電導率，二者相差可達3個數量級。因此，改善鈣鈦礦型質子導體的晶界電導成為目前研究的熱點和重點。在納米結構中，晶界的寬度和晶粒的大小相當，晶界占材料的體積分數遠大于微米級結構，而且晶界存在著高濃度缺陷，這促進離子在晶界的擴散，導致晶界成為離子的快速擴散通道。然而，納米單相氧化物電解質，如納米結構Sm摻雜CeO2電導率比微米結構提高了一個數量級，但在SOFCs高溫氧化還原的環境下，納米結構很容易被破壞。為了解決納米單相結構氧化物電解質的穩定性，以及進一步提高其電導率，提出納米復相電解質，相比單相納米電解質有很多優勢I)在兩相之間形成大量的相界面，這有利于在較高溫度下保持結構的穩定性；2)在兩種不同的連續相界面之間的離子傳導的活化能比較低，從而導致在相界面形成離子快速通道；這被稱為“納米復相效應”。如在Sm摻雜 CeO2 (SDC)的電解質中加AA2CO3 (A=Li，Na和K)，獲得遠高于單相SDC電導率的混合離子 (HVO2O傳導的復相電解質。通過研究Y摻雜BaCeO3高溫質子導體與無機鹽復合電解質的電導性能，發現第二相成分對電導率影響非常大，如Li2C03、NaOH, LiCl、Li2CO3與Na2CO3以2:1的比例混合等，電導率均存在一個超離子相變溫度，高于這個溫度，電導率發生躍遷。中國專利 200710057254. 7公開了一種復相結構設計高導電性鋯酸鋇質子導體及制備方法，中國專利 201110047077. O公開了一種復相結構鋯酸鋇質子導體及其制備方法，這是采用復相結構設計，獲得高導電性鋯酸鋇質子導體材料，其中，Na2SO4和K2SO4作為第二相時，電導率比單相 Y摻雜BaZrO3提高了一個數量級。上述都是采用固相反應法制備BaCeO3或BaZrO3基復相質子導體，為了獲得致密的材料需要較高的燒結溫度和保溫時間，這導致晶粒比較大、無機鹽揮發和在基體材料中分布不均勻，這種非納米結構的復相電解質不能實現所謂的納米復相效應，而BaCeO3和BaZrO3質子導體都存在一定的不足之處,如BaCeO3的穩定性差,而 BaZrO3的難燒結性和低電導率,這導致了電導率提高不明顯。

發明內容
本發明為了解決采用固相反應法令鈣鈦礦型質子導體與無機鹽構成的復相電解質電導率提高不明顯的問題，提供了一種高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。本發明是采用如下技術方案實現的高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體，其制備方法包括如下步驟，
(O利用金屬鹽原料制作凝膠，每份金屬鹽原料包括I摩爾的Ba(N03)2、y摩爾的 Zr (NO3)4 · 5H20、X 摩爾的 Y(NO3)3 · 6H20 和(Ι-χ-y)摩爾的 Ce (NO3) 3 · 5H20，其中 x 的范圍為O. 05、. 3，y的范圍為O. Γ0. 4，每份金屬鹽原料先利用去離子水使其完全溶解，然后加入Π0摩爾的檸檬酸作為螯合劑，利用氨水調節混合溶液的PH值為5 7，且使溶液體積達到500ml，然后加熱至7(Tl00°C，加入20g丙烯酰胺單體，加入2g N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，加入Sg硫酸銨作為引發劑，反應得到透明的凝膠；
(2)所述凝膠在微波爐中加熱15min后，研磨至混合均勻，在60(Γ 200 的溫度下煅燒 2 4小時，獲得純BaCei_x_yZryYx03_x/2納米粉體；
(3)所述每份納米粉體經超聲分散后，加入到含O.Γ0. 3摩爾Na2CO3的溶液中，在 200(T3000rpm轉速條件下攪拌混合，然后加熱到8(Tl00°C揮發水分，最后得到Na2CO3包裹 BaCei_x_yZryYx03_x/2的納米復相粉體；
(4)所述Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_x/2的納米復相粉體通過燒結的方法獲得致密材料， 即高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。各個原料份數的確定保證了制備中間產物為具有良好燒結性、化學穩定性和電導率BaCe^yZryYxCVxZ2,螯合劑、交聯劑、引發劑的選擇保證反應順利進行，溶液的PH值和體積的確定保證反應不產生沉淀，然后將BaCei_x_yZryYx03_x/2作為基體，利用高速攪拌和加熱揮發水分得到Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_x/2的納米復相粉體，再通過燒結獲得致密材料， 使Na2CO3作為第二相均勻分布在晶界，形成核殼復相結構，使其晶界成為離子傳導的快速通道，從而解決晶界對于材料電導率的制約，進而獲得在中低溫下具有高質子電導率的高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。本發明的有益效果如下利用Zr取代部分Ce獲得具有良好燒結性、化學穩定性和電導率的BaCei_x_yZryYx03_x/2作為納米復相材料的基體，借助于核殼結構納米材料制備方法和燒結方法，實現使Na2CO3作為第二相均勻分布在晶界，形成核殼復相結構，最終得到高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。本發明的制備方法步驟合理、各參數優化，使質子導體在 600°C時的電導率能達到7. 54X10^9. 67 X 10_2S/cm，具體有實用價值。
具體實施例方式實施例I
高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體的制作步驟如下，
(O利用金屬鹽原料制作凝膠，每份金屬鹽原料包括I摩爾的Ba(N03)2、y摩爾的 Zr (NO3)4 · 5H20、X 摩爾的 Y(NO3)3 · 6H20 和(l_x_y)摩爾的 Ce (NO3) 3 · 5H20，其中 x 為 O. 05，I為O. 2，每份金屬鹽原料先利用去離子水使其完全溶解，然后加入6摩爾的檸檬酸作為螯合劑，利用氨水調節混合溶液的PH值為7，且使溶液體積達到500ml，然后加熱至85°C，加入 20g丙烯酰胺單體，加入2g N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，加入Sg硫酸銨作為引發劑，反應得到透明的凝膠；
(2)所述凝膠在微波爐中加熱15min后，研磨至混合均勻，在1000°C的溫度下煅燒2小時，獲得純BaCei_x_yZryYx03_x/2納米粉體；
(3)所述每份納米粉體經超聲分散后，加入到含O.I摩爾Na2CO3的溶的液中，在2800rpm 轉速條件下攪拌混合，然后加熱到80°C揮發水分，最后得到Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體；
(4)將所述Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體裝入模具進行干壓成型， 壓力為30MPa，再經過250MPa冷等靜壓，在700°C高溫燒結45min，然后自然冷卻至室溫， 獲得致密材料，即高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。該導體600°C時電導率能達到 7. 54Xl(T2S/cm。實施例2
高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體的制作步驟如下，
(O利用金屬鹽原料制作凝膠，每份金屬鹽原料包括I摩爾的Ba(N03)2、y摩爾的 Zr (NO3) 4 · 5H20、X 摩爾的 Y (NO3) 3 · 6H20 和(Ι-χ-y)摩爾的 Ce (NO3) 3 · 5H20，其中 x 為 O. I，y 為O. 3，每份金屬鹽原料先利用去離子水使其完全溶解，然后加入7摩爾的檸檬酸作為螯合劑，利用氨水調節混合溶液的PH值為5，且使溶液體積達到500ml，然后加熱至90°C，加入 20g丙烯酰胺單體，加入2g N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，加入Sg硫酸銨作為引發劑，反應得到透明的凝膠；
(2)所述凝膠在微波爐中加熱15min后，研磨至混合均勻，在1100°C的溫度下煅燒3小時，獲得純BaCei_x_yZryYx03_x/2納米粉體；
(3)所述每份納米粉體經超聲分散后，加入到含O.2摩爾Na2CO3的溶液中，在3000rpm 轉速條件下攪拌混合，然后加熱到85°C揮發水分，最后得到Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體；
(4)將所述Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體裝入裝入石墨模具中，利用電火花等離子體快速燒結方法，壓力為20Mpa，燒結氣氛為Ar氣，在600°C高溫燒結2min，然后自然冷卻至室溫，獲得致密材料，即高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。該導體600°C時電導率能達到8. 13X 10_2S/cm。實施例3
高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體的制作步驟如下，
(O利用金屬鹽原料制作凝膠，每份金屬鹽原料包括I摩爾的Ba(N03)2、y摩爾的 Zr (NO3)4 · 5H20、X 摩爾的 Y(NO3)3 · 6H20 和(l_x_y)摩爾的 Ce (NO3) 3 · 5H20，其中 x 為 O. 15， I為O. 4，每份金屬鹽原料先利用去離子水使其完全溶解，然后加入8摩爾的檸檬酸作為螯合劑，利用氨水調節混合溶液的PH值為6，且使溶液體積達到500ml，然后加熱至95°C，加入 20g丙烯酰胺單體，加入2g N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，加入Sg硫酸銨作為引發劑，反應得到透明的凝膠；
(2)所述凝膠在微波爐中加熱15min后，研磨至混合均勻，在1200°C的溫度下煅燒4小時，獲得純BaCei_x_yZryYx03_x/2納米粉體；
(3)所述每份納米粉體經超聲分散后，加入到含O.3摩爾Na2CO3的溶液中，在2000rpm 轉速條件下攪拌混合，然后加熱到95°C揮發水分，最后得到Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體；
(4)將所述Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體裝入模具進行干壓成型， 壓力為35MPa，再經過300MPa冷等靜壓，在750°C高溫燒結50min，然后自然冷卻至室溫， 獲得致密材料，即高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。該導體600°C時電導率能達到 7. 69X10_2S/cm。實施例4
高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體的制作步驟如下，
(O利用金屬鹽原料制作凝膠，每份金屬鹽原料包括I摩爾的Ba(N03)2、y摩爾的 Zr (NO3) 4 · 5H20、X 摩爾的 Y (NO3) 3 · 6H20 和(Ι-χ-y)摩爾的 Ce (NO3) 3 · 5H20，其中 x 為 O. 2，y 為O. 1，每份金屬鹽原料先利用去離子水使其完全溶解，然后加入9摩爾的檸檬酸作為螯合劑，利用氨水調節混合溶液的PH值為5，且使溶液體積達到500ml，然后加熱至95°C，加入 20g丙烯酰胺單體，加入2g N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，加入Sg硫酸銨作為引發劑，反應得到透明的凝膠；
(2)所述凝膠在微波爐中加熱15min后，研磨至混合均勻，在600°C的溫度下煅燒2小時，獲得純BaCei_x_yZryYx03_x/2納米粉體；
(3)所述每份納米粉體經超聲分散后，加入到含O.I摩爾Na2CO3的溶液中，在2200rpm 轉速條件下攪拌混合，然后加熱到95°C揮發水分，最后得到Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體；
(4)將所述Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體裝入裝入石墨模具中，利用電火花等離子體快速燒結方法，壓力為25Mpa，燒結氣氛為Ar氣，在700°C高溫燒結3min，然后自然冷卻至室溫，獲得致密材料，即高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。該導體600°C時電導率能達到8. 37X 10_2S/cm。實施例5
高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體的制作步驟如下，
(O利用金屬鹽原料制作凝膠，每份金屬鹽原料包括I摩爾的Ba(N03)2、y摩爾的 Zr (NO3)4 · 5H20、X 摩爾的 Y(NO3)3 · 6H20 和(l_x_y)摩爾的 Ce (NO3) 3 · 5H20，其中 x 為 O. 25， y為O. 2，每份金屬鹽原料先利用去離子水使其完全溶解，然后加入10摩爾的檸檬酸作為螯合劑，利用氨水調節混合溶液的PH值為6，且使溶液體積達到500ml，然后加熱至100°C，加入20g丙烯酰胺單體，加入2g N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，加入Sg硫酸銨作為引發劑，反應得到透明的凝膠；
(2)所述凝膠在微波爐中加熱15min后，研磨至混合均勻，在700°C的溫度下煅燒3小時，獲得純BaCei_x_yZryYx03_x/2納米粉體；
(3)所述每份納米粉體經超聲分散后，加入到含O.2摩爾Na2CO3的溶液中，在2400rpm 轉速條件下攪拌混合，然后加熱到100°C揮發水分，最后得到Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s 的納米復相粉體；
(4)將所述Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體裝入模具進行干壓成型，壓力為40MPa，再經過350MPa冷等靜壓，在800°C高溫燒結60min，然后自然冷卻至室溫， 獲得致密材料，即高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。該導體600°C時電導率能達到
7.91X10_2S/cm。實施例6
高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體的制作步驟如下，
(O利用金屬鹽原料制作凝膠，每份金屬鹽原料包括I摩爾的Ba(N03)2、y摩爾的 Zr (NO3) 4 · 5H20、X 摩爾的 Y (NO3) 3 · 6H20 和(Ι-χ-y)摩爾的 Ce (NO3) 3 · 5H20，其中 x 為 O. 3，y 為O. 2，每份金屬鹽原料先利用去離子水使其完全溶解，然后加入4摩爾的檸檬酸作為螯合劑，利用氨水調節混合溶液的PH值為5 7，且使溶液體積達到500ml，然后加熱至70°C，加入 20g丙烯酰胺單體，加入2g N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，加入Sg硫酸銨作為引發劑，反應得到透明的凝膠；
(2)所述凝膠在微波爐中加熱15min后，研磨至混合均勻，在800°C的溫度下煅燒4小時，獲得純BaCei_x_yZryYx03_x/2納米粉體；
(3)所述每份納米粉體經超聲分散后，加入到含O.3摩爾Na2CO3的溶液中，在2600rpm 轉速條件下攪拌混合，然后加熱到80°C揮發水分，最后得到Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體；
(4)將所述Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體裝入裝入石墨模具中，利用電火花等離子體快速燒結方法，壓力為30 Mpa，燒結氣氛為Ar氣，在800°C高溫燒結2min，然后自然冷卻至室溫，獲得致密材料，即高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。該導體600°C 時電導率能達到8. 84X l(T2S/cm。實施例7
高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體的制作步驟如下，
(O利用金屬鹽原料制作凝膠，每份金屬鹽原料包括I摩爾的Ba(N03)2、y摩爾的 Zr (NO3) 4 · 5H20、X 摩爾的 Y (NO3) 3 · 6H20 和(Ι-χ-y)摩爾的 Ce (NO3) 3 · 5H20，其中 x 為 O. I，y 為O. 3，每份金屬鹽原料先利用去離子水使其完全溶解，然后加入6摩爾的檸檬酸作為螯合劑，利用氨水調節混合溶液的PH值為6，且使溶液體積達到500ml，然后加熱至75°C，加入 20g丙烯酰胺單體，加入2g N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，加入Sg硫酸銨作為引發劑，反應得到透明的凝膠；
(2)所述凝膠在微波爐中加熱15min后，研磨至混合均勻，在900°C的溫度下煅燒2小時，獲得純BaCei_x_yZryYx03_x/2納米粉體；
(3)所述每份納米粉體經超聲分散后，加入到含O.I摩爾Na2CO3的溶液中，在2800rpm 轉速條件下攪拌混合，然后加熱到90°C揮發水分，最后得到Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體；
(4)將所述Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體裝入模具進行干壓成型， 壓力為45MPa，再經過400MPa冷等靜壓，在600°C高溫燒結30min，然后自然冷卻至室溫， 獲得致密材料，即高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。該導體600°C時電導率能達到 9. 67X10_2S/cm。實施例8
高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體的制作步驟如下，(O利用金屬鹽原料制作凝膠，每份金屬鹽原料包括I摩爾的Ba(N03)2、y摩爾的 Zr (NO3) 4 · 5H20、X 摩爾的 Y (NO3) 3 · 6H20 和(Ι-χ-y)摩爾的 Ce (NO3) 3 · 5H20，其中 x 為 O. 2，y 為O. 2，每份金屬鹽原料先利用去離子水使其完全溶解，然后加入5摩爾的檸檬酸作為螯合劑，利用氨水調節混合溶液的PH值為6，且使溶液體積達到500ml，然后加熱至80°C，加入 20g丙烯酰胺單體，加入2g N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，加入Sg硫酸銨作為引發劑，反應得到透明的凝膠；
(2)所述凝膠在微波爐中加熱15min后，研磨至混合均勻，在900°C的溫度下煅燒3小時，獲得純BaCei_x_yZryYx03_x/2納米粉體；
(3)所述每份納米粉體經超聲分散后，加入到含O.2摩爾Na2CO3的溶液中，在3000rpm 轉速條件下攪拌混合，然后加熱到100°C揮發水分，最后得到Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s 的納米復相粉體；
(4)將所述Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體裝入裝入石墨模具中，利用電火花等離子體快速燒結方法，壓力為20 Mpa，燒結氣氛為Ar氣，在500°C高溫燒結3min，然后自然冷卻至室溫，獲得致密材料，即高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。該導體600°C 時電導率能達到9. 03X l(T2S/cm。實施例9
高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體的制作步驟如下，
(O利用金屬鹽原料制作凝膠，每份金屬鹽原料包括I摩爾的Ba(N03)2、y摩爾的 Zr (NO3) 4 · 5H20、X 摩爾的 Y (NO3) 3 · 6H20 和(Ι-χ-y)摩爾的 Ce (NO3) 3 · 5H20，其中 x 的范圍為
0.3，y的范圍為O. 1，每份金屬鹽原料先利用去離子水使其完全溶解，然后加入10摩爾的檸檬酸作為螯合劑，利用氨水調節混合溶液的PH值為7，且使溶液體積達到500ml，然后加熱至70°C，加入20g丙烯酰胺單體，加入2g N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，加入8g 硫酸銨作為引發劑，反應得到透明的凝膠；
(2)所述凝膠在微波爐中加熱15min后，研磨至混合均勻，在1200°C的溫度下煅燒2小時，獲得純BaCei_x_yZryYx03_x/2納米粉體；
(3)所述每份納米粉體經超聲分散后，加入到含O.2摩爾Na2CO3的溶液中，在2000rpm 轉速條件下攪拌混合，然后加熱到80°C揮發水分，最后得到Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體；
(4)將所述Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體裝入模具進行干壓成型， 壓力為50MPa，再經過200MPa冷等靜壓，在650°C高溫燒結40min，然后自然冷卻至室溫， 獲得致密材料，即高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。該導體600°C時電導率能達到 9. 29Xl(T2S/cm。實施例10
高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體的制作步驟如下，
(O利用金屬鹽原料制作凝膠，每份金屬鹽原料包括I摩爾的Ba(N03)2、y摩爾的 Zr (NO3) 4 · 5H20、X 摩爾的 Y (NO3) 3 · 6H20 和(Ι-χ-y)摩爾的 Ce (NO3) 3 · 5H20，其中 x 的范圍為
O.05，y的范圍為O. 3，每份金屬鹽原料先利用去離子水使其完全溶解，然后加入7摩爾的檸檬酸作為螯合劑，利用氨水調節混合溶液的PH值為6，且使溶液體積達到500ml，然后加熱至80°C，加入20g丙烯酰胺單體，加入2g N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，加入8g硫酸銨作為引發劑，反應得到透明的凝膠；
(2)所述凝膠在微波爐中加熱15min后，研磨至混合均勻，在600°C的溫度下煅燒4小時，獲得純BaCei_x_yZryYx03_x/2納米粉體；
(3)所述每份納米粉體經超聲分散后，加入到含O.I摩爾Na2CO3的溶液中，在2500rpm 轉速條件下攪拌混合，然后加熱到100°C揮發水分，最后得到Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s 的納米復相粉體；
(4)將所述Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_s的納米復相粉體裝入裝入石墨模具中，利用電火花等離子體快速燒結方法，壓力為30Mpa，燒結氣氛為Ar氣，在600°C高溫燒結2min，然后自然冷卻至室溫，獲得致密材料，即高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。該導體600°C時電導率能達到8. 66X l(T2S/cm。
權利要求
1.一種高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體，其特征在于其制備方法包括如下步驟，(O利用金屬鹽原料制作凝膠，每份金屬鹽原料包括I摩爾的Ba(N03)2、y摩爾的 Zr (NO3)4 · 5H20、X 摩爾的 Y(NO3)3 · 6H20 和(Ι-χ-y)摩爾的 Ce (NO3) 3 · 5H20，其中 x 的范圍為O. 05、. 3，y的范圍為O. Γ0. 4，每份金屬鹽原料先利用去離子水使其完全溶解，然后加入Π0摩爾的檸檬酸作為螯合劑，利用氨水調節混合溶液的PH值為5 7，且使溶液體積達到500ml，然后加熱至7(Tl00°C，加入20g丙烯酰胺單體，加入2g N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，加入Sg硫酸銨作為引發劑，反應得到透明的凝膠；(2)所述凝膠在微波爐中加熱15min后，研磨至混合均勻，在60(Γ 200 的溫度下煅燒 2 4小時，獲得純BaCei_x_yZryYx03_x/2納米粉體；(3)所述每份納米粉體經超聲分散后，加入到含O.Γ0. 3摩爾Na2CO3的溶液中，在 200(T3000rpm轉速條件下攪拌混合，然后加熱到8(Tl00°C揮發水分，最后得到Na2CO3包裹 BaCei_x_yZryYx03_x/2的納米復相粉體；(4)所述Na2CO3包裹BaCei_x_yZryYx03_x/2的納米復相粉體通過燒結的方法獲得致密材料， 即高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體。
2.根據權利要求I所述的高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體，其特征在于所述制備方法的步驟(4)中燒結的方法為，將納米復相粉體裝入模具進行干壓成型，壓力為 3(T50MPa，再經過20(T400MPa冷等靜壓，在60(T80(rC高溫燒結3(T60min，然后自然冷卻至室溫，獲得致密材料。
3.根據權利要求I所述的高導電性納米復相鈣鈦礦型質子導體，其特征在于所述制備方法的步驟(4)中燒結的方法為將納米復相粉體裝入石墨模具中，利用電火花等離子體快速燒結方法，壓力為2(T30Mpa，燒結氣氛為Ar氣，在50(T800°C高溫燒結2 3min，然后自然冷卻至室溫，獲得致密材料。
全文摘要
本發明具體為一種納米復相鈣鈦礦型質子導體，解決了采用固相反應法令鈣鈦礦型質子導體與無機鹽構成的復相電解質電導率提高不明顯的問題。納米復相鈣鈦礦型質子導體的制備方法包括利用金屬鹽原料加入螯合劑、交聯劑、引發劑、反應得到凝膠，凝膠加熱研磨后煅燒獲得純BaCe1-x-yZryYxO3-x/2納米粉體，加入到Na2CO3溶液中高速攪拌后加熱揮發水分，得到的Na2CO3包裹BaCe1-x-yZryYxO3-δ的納米復相粉體通過燒結的方法獲得致密材料。本發明的制備方法步驟合理、各參數優化，使質子導體在600℃時的電導率能達到7.54×10-2~9.67×10-2S/cm，具有實用價值。
文檔編號C04B35/50GK102603299SQ201210077489
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月22日 優先權日2012年3月22日
發明者劉煒, 常青, 楊金龍, 王延忠, 胡勝亮, 董英鴿 申請人:中北大學