复合氧化锆粉体及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116023133A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202111252607.5C04B35/626(2006.01)(22)申请日2021.10.26C04B35/624(2006.01)C04B35/64(2006.01)(71)申请人国家能源投资集团有限责任公司C01G25/02(2006.01)地址100011北京市东城区安定门西滨河H01M8/1253(2016.01)路22号申请人北京低碳清洁能源研究院国家能源集团宁夏煤业有限责任公司(72)发明人杨霞丁书强张颖刘智恩杨瑞宁张继华(74)专利代理机构北京润平知识产权代理有限公司11283专利代理师张慧汝欧阳琰(51)Int.Cl.C04B35/48(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称复合氧化锆粉体及其制备方法(57)摘要本发明涉及氧化锆电解质技术领域，公开了一种复合氧化锆粉体及其制备方法，包括以下步骤：1)向含有氧化锆前驱体、稳定剂前驱体和酸性试剂的混合液中加入pH调节剂形成溶胶；然后将所述溶胶进行陈化和固液分离，得到凝胶；2)将所述凝胶分散在溶剂中得到分散液，然后向所述分散液中加入结构助剂前驱体、功能助剂前驱体和碱性试剂后进行回流老化，得到固体沉淀物；3)将所述固体沉淀物进行放电等离子烧结，得到所述复合氧化锆粉体。本发明中制备得到的复合氧化锆粉体具有粉体粒度小、结晶度较高且晶粒尺寸分布均匀、电导率良好、高温抗老化能力较佳的优点，用作固体氧化物燃料电池电解质可以满足长期稳定运行的要求。CN116023133ACN116023133A权利要求书1/2页1.一种复合氧化锆粉体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)向含有氧化锆前驱体、稳定剂前驱体和酸性试剂的混合液中加入pH调节剂形成溶胶；然后将所述溶胶进行陈化和固液分离，得到凝胶；其中，所述稳定剂前驱体选自含钪的可溶性化合物和/或含铕的可溶性化合物；2)将所述凝胶分散在溶剂中得到分散液，然后向所述分散液中加入结构助剂前驱体、功能助剂前驱体和碱性试剂后进行回流老化，得到固体沉淀物；其中，所述结构助剂前驱体选自含镁的可溶性化合物、含钙的可溶性化合物和含钡的可溶性化合物中的一种或多种；所述功能助剂前驱体选自含锂的可溶性化合物、含铋的可溶性化合物和含镱的可溶性化合物中的一种或多种；3)将所述固体沉淀物进行放电等离子烧结，得到所述复合氧化锆粉体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，以金属元素的摩尔量计，所述氧化锆前驱体与所述稳定剂前驱体的摩尔比为100：2‑40，优选为100：8‑20，进一步优选为100：11‑16；优选地，所述酸性试剂的摩尔量为所述氧化锆前驱体与所述稳定剂前驱体以金属元素的摩尔量计的摩尔量之和的20％‑50％，优选为30‑40％，进一步优选为30‑35％；其中，所述酸性试剂的摩尔量以溶质的摩尔量计。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述pH调节剂使得所述溶胶的pH为6‑10，优选为7‑9。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述陈化在室温下进行，陈化时间为1‑8h，优选为3‑5h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(2)中，所述溶剂选自乙醇、乙二醇、正丙醇、丙三醇中的一种或多种；优选地，基于1000mL的溶剂，以凝胶中金属元素的总摩尔量计，所述凝胶的用量为0.5‑1.2mol，优选为0.8‑1mol；优选地，以凝胶中锆金属元素的摩尔量计，以结构助剂和功能助剂中的金属元素计，所述凝胶、结构助剂和功能助剂的摩尔比为100：1‑15：0.2‑10，优选为100：3‑10：1‑6，进一步优选为100：5‑7：2‑4；优选地，所述碱性试剂选自尿素和/或六亚甲基四胺；优选地，所述碱性试剂的摩尔量为所述分散液中总的金属摩尔量之和的0.5‑5倍，优选为1‑3倍，进一步优选为1.5‑2倍；其中，所述碱性试剂的摩尔量以溶质的摩尔量计。6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(2)中，所述回流老化的操作条件包括：回流老化温度为50‑75℃，优选为65‑75℃；回流老化时间为2‑10h，优选为4‑8h。7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(3)中，所述放电等离子烧结的条件包括：烧结温度为1000‑1400℃，优选为1100‑1200℃；烧结升温时间为20‑60min，优选为35‑45min；烧结保温时间为10‑50min，优选为20‑30min；烧结压力为10‑40MPa，优选为25‑35MPa。8.一种复合氧化锆粉体，其特征在于，所述复合氧化锆粉体包括氧化锆、稳定剂、结构助剂和功能助剂，其中，以金属元素计，所述氧化锆、稳定剂、结