一種氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的制備方法，屬于固體氧化物表面改性技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]固體氧化物燃料電池(SolidOxideFuelCell，簡稱S0FC)，是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。它具有高效、清潔、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于軍事、航空航天和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。S0FC連接體，連接相鄰電池的陽極、陰極，隔絕氧化性氣體、燃料氣體，具有收集電流、耐高溫、耐腐蝕等特性，是制約S0FC發(fā)展的關(guān)鍵構(gòu)件之一。
[0003]至今為止，在連接體上涂覆涂層以改善其表面性能，是大多數(shù)研究者關(guān)注的熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題。眾多涂層材料中，被認(rèn)為最具潛力的是尖晶石結(jié)構(gòu)的(Mn，Co)304O然而，電鍍、電沉積、磁控濺射、氣溶膠噴涂、物理氣相沉積等方法工藝復(fù)雜、成本高昂，而且制備的連接體大多電池容量較低、循環(huán)性較差?；瘜W(xué)計(jì)量容易控、合成溫度低、反應(yīng)時(shí)間短、粒子尺寸小、粒度均勻度高、比表面積大的(Mn，Co)304涂層前驅(qū)體制備方法還較為少見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:現(xiàn)有的電鍍、電沉積、物理氣相沉積等方法制備(Mn, Co) 304涂層如驅(qū)體工藝復(fù)雜、成本尚昂、反應(yīng)時(shí)間長等缺點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的制備方法，具體包括以下步驟:
(1)將硝酸鈷和硝酸錳添加到70~90°c恒溫蒸餾水中，攪拌均勻得到混合溶液A，在溶液A中硝酸鈷的添加量為0.1039-9.4591g/ml，硝酸錳的添加量為1.2501g/ml ;
(2)按0.1-0.9607g/ml的添加量在溶液A中加入蟄合劑得到溶液B ;
(3)在溶液B中緩慢滴加氨水(ΝΗ3.H20)直到產(chǎn)生絮狀溶膠-凝膠；
(4)將絮狀溶膠-凝膠燒結(jié)后得到氧化錳鈷涂層前驅(qū)體。
[0006]優(yōu)選的，本發(fā)明所述蟄合劑為聚乙烯醇、乙二醇、己二酸、檸檬酸中的一種或幾種組合。
[0007]本發(fā)明步驟(4)中所述燒結(jié)條件為:按照1°C /min的升溫速率，將溫度升至85~300°C，保溫60~480min ;接著繼續(xù)升溫至300~750°C，保溫300~480min ;然后升溫至750-900 °C，保溫480~600min后隨爐冷卻。
[0008]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明克服了現(xiàn)有的電鍍、電沉積、物理氣相沉積等方法制備(Mn, Co)304涂層前驅(qū)體工藝復(fù)雜、成本高昂、反應(yīng)時(shí)間長等缺點(diǎn)。在室溫下即可完成全部反應(yīng)，具有原材料價(jià)格便宜，能夠精確控制涂層配比，燒結(jié)后涂層粒子的尺寸較小、粒度均勻、比表面積大，涂層耐高溫、耐腐蝕性強(qiáng)、與基體結(jié)合牢固(與連接體基體熱膨脹系數(shù)相近)等優(yōu)點(diǎn)，為金屬氧化物燃料電池連接體使用壽命的延長提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0009]圖1為實(shí)施例1制備得到的氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的SEM表面形貌；
圖2為實(shí)施例1制備得到的氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的的EDS元素分析；
圖3為實(shí)施例1制備得到的絮狀溶膠-凝膠產(chǎn)物的粒徑大小和分布情況。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。
[0011]實(shí)施例1
本實(shí)施例所述的溶膠-凝膠制備氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的方法，具體包括如下步驟:
(1)將硝酸鈷和硝酸錳添加到70°c恒溫蒸餾水中，攪拌均勻得到混合溶液A;在溶液A中硝酸鈷的添加量為2.9105g/ml，硝酸錳的添加量為1.2501g/ml ；
(2)按0.lg/ml的添加量在溶液A中加入蟄合劑檸檬酸(C6Hs07.H20)得到溶液B ;
(3)在溶液B中緩慢滴加氨水(ΝΗ3.H20)直到產(chǎn)生絮狀溶膠-凝膠；
(4)將絮狀溶膠-凝膠燒結(jié)后得到氧化錳鈷涂層前驅(qū)體。
[0012]本發(fā)明步驟(4)中所述燒結(jié)條件為:按1°C /min的升溫速率，將溫度升至85°C，保溫480min ;接著繼續(xù)升溫至300°C，保溫300min ;然后升溫至750°C，保溫600min后隨爐冷卻。
[0013]本實(shí)施所述氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的SEM表面形貌如圖1所示。從圖中可以看出，氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的粒徑較為均勻、涂層致密、晶粒形狀規(guī)則完整。氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的EDS元素分析如圖2所示。從圖中可以看出，氧化錳鈷涂層中錳元素和鈷元素的配比為2:1，與步驟(2)中配比一致。氧化錳鈷絮狀溶膠-凝膠產(chǎn)物的粒徑大小和分布情況如圖3所示。從圖中可以看出，狀溶膠-凝膠產(chǎn)物的粒徑大小在3μπι左右，這與SEM結(jié)果吻合。此夕卜，絮狀溶膠-凝膠產(chǎn)物的粒徑的分布較窄，這一結(jié)果也得到了 SEM圖的證實(shí)。
[0014]實(shí)施例2
本實(shí)施例所述的溶膠-凝膠制備氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的方法，具體包括如下步驟:
(1)將硝酸鈷和硝酸錳添加到80°C恒溫蒸餾水中，攪拌均勻得到混合溶液A;在溶液A中硝酸鈷的添加量為0.1039g/ml，硝酸錳的添加量為1.2501g/ml ；
(2)分別按0.2980g/ml、0.1035g/ml和0.2436g/ml的添加量在溶液A中加入蟄合劑聚乙烯醇、乙二醇和己二酸得到溶液B ;
(3)在溶液B中緩慢滴加氨水(ΝΗ3.H20)直到產(chǎn)生絮狀溶膠-凝膠；
(4)將絮狀溶膠-凝膠燒結(jié)后得到氧化錳鈷涂層前驅(qū)體。
[0015]本發(fā)明步驟(4)中所述燒結(jié)條件為:按照1°C /min的升溫速率，將溫度升至200°C，保溫200min ;接著繼續(xù)升溫至500°C，保溫400min ;然后升溫至820 °C，保溫480min后隨爐冷卻。
[0016]實(shí)施例3
本實(shí)施例所述的溶膠-凝膠制備氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的方法，具體包括如下步驟:
(1)將硝酸鈷和硝酸錳添加到90°C恒溫蒸餾水中，攪拌均勻得到混合溶液A ;在溶液A中硝酸鈷的添加量為9.4591g/ml，硝酸錳的添加量為1.2501g/ml ； (2)分別按0.4470g/ml和0.4552g/ml的添加量在溶液A中加入蟄合劑聚乙烯醇和乙二醇得到溶液B;
(3)在溶液B中緩慢滴加氨水(ΝΗ3.H20)直到產(chǎn)生絮狀溶膠-凝膠；
(4)將絮狀溶膠-凝膠燒結(jié)后得到氧化錳鈷涂層前驅(qū)體。
[0017]本發(fā)明步驟(4)中所述燒結(jié)條件為:按照1°C /min的升溫速率，將溫度升至300 °C，保溫60min ;接著繼續(xù)升溫至750 °C，保溫480min ;然后升溫至900 °C，保溫540min后隨爐冷卻。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟: (1)將硝酸鈷和硝酸錳添加到70~90°c恒溫蒸餾水中，攪拌均勻得到混合溶液A，在溶液A中硝酸鈷的添加量為0.1039-9.4591g/ml，硝酸錳的添加量為1.2501g/ml ; (2)按0.1-0.9607g/ml的添加量在溶液A中加入蟄合劑得到溶液B ; (3)在溶液B中緩慢滴加氨水直到產(chǎn)生絮狀溶膠-凝膠； (4)將絮狀溶膠-凝膠燒結(jié)后得到氧化錳鈷涂層前驅(qū)體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的制備方法，其特征在于:所述蟄合劑為聚乙烯醇、乙二醇、己二酸、檸檬酸中的一種或幾種按任意比例混合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的制備方法，其特征在于:燒結(jié)條件為:按照l°c /min的升溫速率，將溫度升至85~300°C，保溫60~480min ;接著繼續(xù)升溫至300~750°C，保溫300~480min ;然后升溫至750~900°C，保溫480~600min后隨爐冷卻。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種氧化錳鈷涂層前驅(qū)體的制備方法，屬于固體氧化物燃料電池連接體表面改性工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明克服了電鍍、電沉積、物理氣相沉積等方法制備(Mn,Co)3O4涂層前驅(qū)體工藝復(fù)雜、成本高昂、反應(yīng)時(shí)間長等缺點(diǎn)；選用硝酸錳、硝酸鈷、檸檬酸、聚乙烯醇、乙二醇、己二酸和氨水等試劑，利用溶膠-凝膠法制備化學(xué)計(jì)量易控、粒子尺寸較小、粒度均勻、比表面積大的(Mn,Co)3O4涂層前驅(qū)體。本發(fā)明所述方法在室溫下即可完成全部反應(yīng)，可以精確控制涂層配比，燒結(jié)后涂層粒子的尺寸較小、粒度均勻、比表面積大、致密可靠。
【IPC分類】H01M8/0297, H01M8/10, C01G51/00, H01M8/02
【公開號(hào)】CN105236497
【申請?zhí)枴緾N201510643472
【發(fā)明人】于曉華, 榮菊, 詹肇麟, 唐垚, 王遠(yuǎn), 劉忠
【申請人】昆明理工大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月8日