[发明专利]一种钼酸镨基固体电解质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电解质材料技术领域，尤其涉及一种钼酸镨基固体电解质材料及其制备方法。

背景技术

随着氧离子导体材料在能源、电化学器件等方面的广泛应用，研发具有实用价值的中、低温氧离子导体材料成为人们亟待解决的难题。目前应用最广的氧离子导体材料是氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)。而中低温氧离子导体材料研究较多的有镓酸镧(LaGaO₃)基固体电解质、磷灰石结构硅酸镧(La₁₀Si₆O₂₇)电解质以及钼酸镧(La₂Mo₂O₉)基固体电解质。

氧化钇稳定的氧化锆的缺点是使用温度太高，一般在800℃以上。镓酸镧基材料烧结温度高，容易引起Ga的挥发。硅酸镧基材料烧结温度高，氧离子电导率偏低。而钼酸镧在580℃附近出现结构相变，体积、电导率均发生突变，也影响着其在中低温范围的应用。

发明内容

本发明提供了一种钼酸镨基固体电解质材料及其制备方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明的钼酸镨基固体电解质材料的化学式为Pr_2-xA_xMo_2-yB_yO₉，其中，A为Pr位掺杂元素，0≤x≤1.0，B为Mo位掺杂元素，0≤y≤0.3。

镨位掺杂物A为镧或钕或空位；钼位掺杂物B为钨或空位。

本发明的钼酸镨基固体电解质材料的制备方法包括固相反应法和溶胶-凝胶法，其中固相反应法的步骤为：

将Pr₆O₁₁、MoO₃、A和B的氧化物按目标产物比例混合，加无水乙醇球磨，球磨后烘干的混合粉末压块，在空气气氛下在马弗炉中500℃预烧12小时，再经破碎研磨，烘干后经900℃煅烧10小时，即得所需的Pr_2-xA_xMo_2-yB_yO₉电解质粉体材料。

溶胶-凝胶法的步骤为：

用稀硝酸将Pr₆O₁₁和A的氧化物溶解，得到澄清溶液，用稀氨水将MoO₃和B的氧化物溶解，得澄清液，在搅拌下将两类溶液混合，产生沉淀，加入稀硝酸使pH＝1.0，此时沉淀部分溶解，加入无水柠檬酸使沉淀全部溶解即得到溶胶，溶胶在搅拌下加热至70-80℃蒸发，直至变成凝胶，再将凝胶加热到120℃保温2小时，使凝胶燃烧得到灰黑色前驱体，继续在马弗炉中500℃下预烧4小时，得到产物研磨后在800℃煅烧4小时，即得所需的Pr_2-xA_xMo_2-yB_yO₉电解质粉体材料。

本发明的积极效果如下：

本发明的钼酸镨基固体电解质材料在中、低温范围具有较好的氧离子导电性能，且制备方法简单，合成及烧结温度均不超过1100℃。与钼酸镧相比，本发明的材料在室温到700℃范围升降温时没有体积的突变。

附图说明

图1是Pr₂Mo₂O₉、Pr_1.6La_0.4Mo₂O₉、Pr_1.5La_0.5Mo_1.7W_0.3O₉的室温XRD图谱。

图2-4分别是700℃时Pr₂Mo₂O₉、Pr_1.6La_0.4Mo₂O₉和Pr_1.5La_0.5Mo_1.7W_0.3O₉的交流阻抗谱。

图5是电导Arrheinius图。

图6是Pr₂Mo₂O₉和La₂Mo₂O₉的热膨胀曲线。

具体实施方式