[发明专利]一种高导电层状结构的过渡金属离子改性La-Sr-Co-X-O复合氧化物的制备方法

说明书

本发明公开了一种高导电层状结构的过渡金属离子改性La‑Sr‑Co‑X‑O复合氧化物的制备方法，所述的X为Fe、Ni或者Mn，该方法采用伴随相分离溶胶凝胶法自组装技术结合冷冻干燥技术合成层状结构复合氧化物。本发明方法可有效调控所制备复合氧化物的多微通道的层状结构，增大复合氧化物相中电子‑空穴对浓度，提高其导电导热性质。

技术领域

本发明涉及导电复合氧化物粉体制备，特别是一种应用于纳米电接触、新能源低压开关电器等领域的高导电层状结构复合氧化物(La-Sr--Co-X-O，X＝Fe、Ni或Mn)的制备方法。

背景技术

新能源应用领域具有高温、高湿甚至盐雾等严苛服役环境以及大功率、强电流等特殊工况条件，传统银基复合触点材料在此工况条件下使用时极易因腐蚀形成非导电化合物，导致电学、热学等性能劣化，加剧了开关电器用触点材料的使用寿命。因此，迫切需要开发新能源低压开关电器用新型氧化物增强银基复合触点材料。

相比于传统的CdO、SnO₂、ZnO等氧化物增强相，复合氧化物由于晶体结构畸变导致存在大量的氧空位，使其在很宽的温度范围内具有良好的电输运性能(电阻率可低至10³μΩ·cm)和很高的催化性，在电极材料、固定电阻器、化学敏感材料、高温加热材料、电接触等领域具有广泛应用。作为一种新型复合氧化物，发明人所在课题组所合成的La_1-xSr_xCoO_3-δ陶瓷已在电接触领域开展了前期基础研究。但是，针对新能源应用领域的特殊工况条件，La_1-xSr_xCoO_3-δ等陶瓷材料的结构与性能优化有待进一步深入开展。

研究表明：具有层状结构的陶瓷材料由于其独特的各向异性、可加工性及成分空间分布可调性，可有效改善陶瓷材料的力学、电学、热学等综合性能。目前层状结构陶瓷的制备方法主要采用流延成型和常压(或热压)烧结制备工艺，这些物理方法制备的层状结构表现为宏观特征，难以从微纳尺度形成层片状的微观结构，导致传统制备方法获得的层状结构陶瓷在性能上难以得到更大地提升空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种采用伴随相分离溶胶凝胶法自组装技术结合冷冻干燥技术合成层状结构复合氧化物的制备方法。该方法制得的产品能够用于改善电接触材料电学性能，且反应合成条件简易、成本低廉。

为解决上述技术问题，本发明所采用的解决方案是：

一种高导电层状结构的过渡金属离子改性La-Sr-Co-X-O复合氧化物的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)结构诱导剂环氧丙烷溶液A的配制

溶质为摩尔比＝1.5:(1.5～0.2)的柠檬酸和结构诱导剂X，结构诱导剂X为FeCl₃·6H₂O、NiCl₂·6H₂O或MnCl₂·4H₂O其中一种，溶剂为环氧丙烷胶凝剂(环氧丙烷胶凝剂与柠檬酸之间摩尔比＝(0.5～2.5):1)；将一定量的溶质添加至溶剂中，以磁力搅拌至完全溶解，然后采用玻璃棒移液至容量瓶中定容，配制成浓度为0.01～0.05mol/L (两种溶质的总浓度为0.01～0.05mol/L)的无色透明溶液，记为溶液A。

(2)前驱体溶液B的配制

溶质为摩尔比为(0.1～0.9)∶(0.1～0.9)∶1的硝酸镧、硝酸锶和硝酸钴，溶剂为去离子水；将溶质导入去离子水中，以磁力搅拌至完全溶解，而后采用玻璃棒移液至容量瓶中定容，配制成1.5mol/L浓度的无色透明溶液，记为前驱体溶液B。

(3)层状结构复合氧化物的制备