[发明专利]基于络合-冷冻干燥法合成电解质粉体的方法及得到的电解质粉体

权利要求书

1.一种基于络合-冷冻干燥法合成固体氧化物燃料电池电解质粉体的方法，其特征在于，用于合成氧离子传导的萤石结构氧化铈基电解质粉体，包括以下步骤：

1)按照氧化铈基电解质材料组成的化学计量比，称取相应的水溶性金属盐，将其溶于去离子水，得到混合金属离子溶液；

2)将络合剂柠檬酸与甘氨酸加入到上述混合金属离子溶液中，得到前驱体溶液，将前驱体溶液在60-90℃下不断搅拌，得到金属离子络合物溶液；

其中，金属离子络合物溶液中总金属离子浓度为0.5-2.5mol·L^-1；

3)将金属离子络合物溶液进行冷冻，直至全部变为固态；

4)将所得固体进行冷冻干燥，得到金属离子络合物干骨架；

5)将干骨架进行热处理，得到氧化铈基电解质粉体；

所述热处理分为两个阶段进行，第一阶段在250-300℃热处理将干骨架煅烧去除有机物，之后在300-700℃热处理使其成相。

2.根据权利要求1所述的基于络合-冷冻干燥法合成氧化铈基电解质粉体的方法，其特征在于，所述水溶性金属盐包括硝酸铈、醋酸铈、硝酸铈铵、硝酸钐、醋酸钐、硝酸钆、醋酸钆、硝酸钇、醋酸钇、硝酸钕、醋酸钕、硝酸镨和醋酸镨。

3.根据权利要求1所述的基于络合-冷冻干燥法合成氧化铈基电解质粉体的方法，其特征在于，步骤2)中的前驱体溶液中的总金属离子、柠檬酸、甘氨酸的摩尔比为1:(0.5-1):(0-0.5)。

4.一种氧化铈基电解质粉体，其特征在于，利用权利要求1、2或3所述的合成方法制备得到。

5.一种基于络合-冷冻干燥法合成固体氧化物燃料电池电解质粉体的方法，其特征在于，用于合成质子传导的钙钛矿结构铈酸钡、锆酸钡、铈酸锶或锆酸锶基电解质粉体，包括以下步骤：

1)按照铈酸钡、锆酸钡、铈酸锶或锆酸锶基电解质材料组成的化学计量比，称取相应的水溶性金属盐；

所述水溶性金属盐为硝酸钡、醋酸钡、硝酸锶、醋酸锶、硝酸铈、醋酸铈、硝酸铈铵、硝酸锆、醋酸锆、硝酸钇、醋酸钇、硝酸镱、醋酸镱、硝酸钕、醋酸钕、硝酸钆、醋酸钆、硝酸镨或醋酸镨；

将称取的硝酸铈、醋酸铈、硝酸铈铵、硝酸锆、醋酸锆、硝酸钇、醋酸钇、硝酸镱、醋酸镱、硝酸钕、醋酸钕、硝酸钆、醋酸钆、硝酸镨或醋酸镨溶于去离子水，得到溶液B；

2)将络合剂柠檬酸和甘氨酸溶于去离子水，加入称取的硝酸钡、醋酸钡、硝酸锶或醋酸锶，得到溶液A，将溶液B与溶液A混合得到前驱体溶液，将前驱体溶液在60-90℃下不断搅拌，同时用氨水将溶液pH调节至6-9，得到稳定的金属离子络合物溶液；

其中，金属离子络合物溶液中总金属离子浓度为0.5-1.5mol·L^-1；

3)将金属离子络合物溶液进行冷冻，直至全部变成固态；

4)将所得固体在冷冻干燥机中去除水分，得到金属离子络合物的干骨架；

5)将干骨架进行热处理得到铈酸钡、锆酸钡、铈酸锶或锆酸锶基电解质粉体；

所述热处理分为两个阶段进行，第一阶段在250-300℃将干骨架煅烧去除有机物，之后在600-1000℃热处理使其成相。

6.根据权利要求5所述的基于络合-冷冻干燥法合成铈酸钡、锆酸钡、铈酸锶或锆酸锶基电解质粉体的方法，其特征在于，步骤2)中的前驱体溶液中的金属盐、柠檬酸、甘氨酸的摩尔比为1:(2-4):(1-2)。

7.一种铈酸钡、锆酸钡、铈酸锶或锆酸锶基电解质粉体，其特征在于，利用权利要求5或6所述的合成方法制备得到。