一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法
【专利摘要】一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，它涉及一种拓展电极表面积的方法。本发明的目的是要解决现有固体氧化物燃料电池电极表面积小的问题。具体操作步骤为：一、配制前驱体溶液；二、搅拌、蒸干、还原和烧结；三、酸洗；四、水洗和干燥。优点：一、本发明提供的一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，易于操作，方便快捷，制备效率高；二、本发明制备方法简单，不需要昂贵的仪器设备，相比于现在常用的离子刻蚀技术降低了制备成本；三、本发明处理得到的微纳米电极粒子表面积与原微纳米电极粒子表面积相比提高了1.4倍～1.8倍。本发明可使微纳米电极粒子的表面积得到拓展。
【专利说明】一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种拓展电极表面积的方法。
【背景技术】
[0002]当今人类亟待解决的两大世界难题依旧是能源和环境。固体氧化物燃料电池，简写S0FC，作为一种清洁、高效的能源转化装置恰好迎合了时代的需求，近来引起了世界各国的不断广泛关注。如果采用纯氢气作为燃料，SOFC系统的最终反应产物是水，可以直接供人类饮用，反应过程中也没有任何有害物质产生，因此被称为清洁能源。通常SOFC的能源转换率可达到60%，如果采用热电联供方式，即SOFC在提供电力输出的同时也提供热量输出，其能源转换率可高达80%，是普通火力发电的2~3倍，是不折不扣的高效能源。
[0003]因此，近年来SOFC成为世界各国争相开发的焦点。电极是SOFC电化学反应的主要场所，其中，阳极材料是燃料气体氧化过程的催化剂，阴极是氧气还原过程的催化剂。电化学反应过程中，首先电极将游离的气体吸附到电极表面，然后通过电荷转移过程进一步实现阳极和阴极表面的电化学反应。所以，拓展SOFC的电极吸附面积或暴露面积，加速气体吸附，是SOFC电极性能优化的一项重要举措。现如今SOFC的电极优化大都通过两个过程实现:一是通过采用不同造孔剂或设计梯度电极来优化电极孔隙结构；二是降低电极颗粒尺寸，从而拓展电极的表面积。随着纳米技术的不断发展，微纳米电极的设计和制备已成为SOFC研究的一个重要课题。目前拓展微纳米电极颗粒的表面积有待于进一步研究。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是要解决现有固体氧化物燃料电池电极表面积小的问题，而提供的一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法。
[0005]一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，具体是按以下步骤完成的:
[0006]一、配置前驱体溶液:①依照化学式AxBy03_s秤取微纳米电极粒子原料，然后向秤取的微纳米电极粒子原料和金属盐的混合物中加入溶剂，并在100r/min~800r/min的搅拌速度下搅拌5min~30min,得到微纳米电极粒子的摩尔浓度为0.05mol/L~2mol/L的微纳米电极粒子/金属盐的混合溶液；②向步骤一①得到微纳米电极粒子的摩尔浓度为0.05mol/L~2mol/L的微纳米电极粒子/金属盐的混合溶液中加入络合剂，以100r/min~800r/min的搅拌速率搅拌20min~200min,得到微纳米电极粒子/金属盐的前驱体溶液；
[0007]步骤一①中所述的AxBy03_s中0.5≤X≤1,0.5≤y≤1，A选自镧元素、锶元素和钡元素，B选自锰元素、铬元素、钴元素、钛元素、铜元素和铁元素，O为氧元素；
[0008]步骤一①中所述的微纳米电极粒子原料选自镧盐、锶盐、锰盐、铬盐、钴盐、钛盐、钡盐、铜盐和铁盐；所述的镧盐为硝酸镧、氯化镧或醋酸镧；所述的锶盐为硝酸锶、氯化锶或醋酸锶；所述的锰盐为硝酸锰、氯化锰或醋酸锰；所述的铬盐为硝酸铬、氯化铬或醋酸铬；所述的钴盐为硝酸钴、氯化钴或醋酸钴；所述的钛盐为硝酸钛、氯化钛或醋酸钛；所述钡盐为硝酸钡；所述铜盐为硝酸铜和氯化铜；所述铁盐为硝酸铁和氯化铁；[0009]步骤一①中所述的金属盐为硝酸镍、氯化镍、硝酸铁、氯化铁、硝酸铜或氯化铜；
[0010]步骤一①中所述的溶剂为去离子水、醋酸、乙醇、丙醇和乙二醇中的一种或其中几种的混合物；
[0011]步骤一②中所述的络合剂为尿素、甘氨酸、柠檬酸和乙二胺四乙酸中的一种或其中几种的混合物；
[0012]步骤一①中所述的微纳米电极粒子原料总物质的量与金属盐的物质的量比为(I ?10):1 ;
[0013]步骤一②中所述的络合剂的物质的量与微纳米电极粒子原料的总物质的量比为(I ?6):1 ;
[0014]二、搅拌、蒸干、还原和烧结:
[0015]①使用水浴加热方法将步骤一②得到的微纳米电极粒子/金属盐的前驱体溶液加热到50°C?80°C，并在温度为50°C?80°C和搅拌速度100r/min?800r/min的条件下搅拌至得到透明凝胶时停止加热和搅拌；②将步骤二①得到的透明凝胶在温度为100°C?300°C下烘干IOh?30h，得到蓬松状粉灰；③将步骤二②得到的蓬松状粉灰在温度为800°C?1300°C下烧结Ih?4h，得到微纳米电极粒子钙钛矿相和金属氧化物相的混合粉体；④将步骤二③得到的微纳米电极粒子钙钛矿相和金属氧化物相的混合粉体在温度为500°C?1000°C的氢气气氛下还原0.5h?5h，得到均匀镶嵌金属元素的微纳米电极粒子；
[0016]三、酸洗:
[0017]将步骤二④得到的均匀镶嵌金属元素的微纳米电极粒子浸泡在浓度为0.5mol/L?2mol/L稀硝酸中，静止5h?30h后得到表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子和金属盐溶液；
[0018]四、水洗和干燥:
[0019]将步骤三得到的表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子和金属盐溶液使用去离子水冲洗I次?5次，将去离子水冲洗后的表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子在室温下晾干0.1h?Ih,得到表面积拓展后的微纳米电极粒子。
[0020]本发明的优点:一、本发明提供的一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，易于操作，方便快捷，制备效率高；二、本发明制备方法简单，不需要昂贵的仪器设备，相比于现在常用的离子刻蚀技术降低了制备成本；三、本发明处理得到的微纳米电极粒子表面积与原微纳米电极粒子表面积相比提高了 1.4倍?1.8倍。
[0021]本发明可使微纳米电极粒子的表面积得到拓展。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是试验一步骤二④得到的均匀镶嵌金属Ni元素的Laa75Sra25Crci5Mna5CVs微纳米电极粒子放大10000倍的SEM图；
[0023]图2是试验一步骤四得到的表面积拓展后的Laa75Sra25Cra5Mna5CVs微纳米电极粒子放大10000倍的SEM图。
【具体实施方式】
[0024]【具体实施方式】一:本实施方式是一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，具体是按以下步骤完成的:
[0025]一、配置前驱体溶液:①依照化学式AxBy03_s秤取微纳米电极粒子原料，然后向秤取的微纳米电极粒子原料和金属盐的混合物中加入溶剂，并在100r/min~800r/min的搅拌速度下搅拌5min~30min,得到微纳米电极粒子的摩尔浓度为0.05mol/L~2mol/L的微纳米电极粒子/金属盐的混合溶液；②向步骤一①得到微纳米电极粒子的摩尔浓度为
0.05mol/L~2mol/L的微纳米电极粒子/金属盐的混合溶液中加入络合剂，以100r/min~800r/min的搅拌速率搅拌20min~200min,得到微纳米电极粒子/金属盐的前驱体溶液；
[0026]步骤一①中所述的AxBy03_s中0.5≤X≤1,0.5≤y≤1，A选自镧元素、锶元素和钡元素，B选自锰元素、铬元素、钴元素、钛元素、铜元素和铁元素，O为氧元素；
[0027]步骤一①中所述的微纳米电极粒子原料选自镧盐、锶盐、锰盐、铬盐、钴盐、钛盐、钡盐、铜盐和铁盐；所述的镧盐为硝酸镧、氯化镧或醋酸镧；所述的锶盐为硝酸锶、氯化锶或醋酸锶；所述的锰盐为硝酸锰、氯化锰或醋酸锰；所述的铬盐为硝酸铬、氯化铬或醋酸铬；所述的钴盐为硝酸钴、氯化钴或醋酸钴；所述的钛盐为硝酸钛、氯化钛或醋酸钛；所述钡盐为硝酸钡；所述铜盐为硝酸铜和氯化铜；所述铁盐为硝酸铁和氯化铁；
[0028]步骤一①中所述的金属盐为硝酸镍、氯化镍、硝酸铁、氯化铁、硝酸铜或氯化铜；
[0029]步骤一①中所述的溶剂为去离子水、醋酸、乙醇、丙醇和乙二醇中的一种或其中几种的混合物；
[0030]步骤一②中所述的络合剂为尿素、甘氨酸、柠檬酸和乙二胺四乙酸中的一种或其中几种的混合物；
[0031]步骤一①中所述的微纳米电极粒子原料总物质的量与金属盐的物质的量比为(I ~10):1 ;
[0032]步骤一②中所述的络合剂的物质的量与微纳米电极粒子原料的总物质的量比为(I ~6):1 ;
[0033]二、搅拌、蒸干、还原和烧结:
[0034]①使用水浴加热方法将步骤一②得到的微纳米电极粒子/金属盐的前驱体溶液加热到50°C~80°C，并在温度为50°C~80°C和搅拌速度100r/min~800r/min的条件下搅拌至得到透明凝胶时停止加热和搅拌；②将步骤二①得到的透明凝胶在温度为100°C~300°C下烘干IOh~30h，得到蓬松状粉灰；③将步骤二②得到的蓬松状粉灰在温度为800°C~1300°C下烧结Ih~4h，得到微纳米电极粒子钙钛矿相和金属氧化物相的混合粉体；④将步骤二③得到的微纳米电极粒子钙钛矿相和金属氧化物相的混合粉体在温度为500°C~1000°C的氢气气氛下还原0.5h~5h，得到均匀镶嵌金属元素的微纳米电极粒子；
[0035]三、酸洗:
[0036]将步骤二④得到的均匀镶嵌金属元素的微纳米电极粒子浸泡在浓度为0.5mol/L~2mol/L稀硝酸中，静止5h~30h后得到表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子和金属盐溶液；
[0037]四、水洗和干燥:
[0038]将步骤三得到的表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子和金属盐溶液使用去离子水冲洗I次~5次，将去离子水冲洗后的表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子在室温下晾干0.1h~Ih,得到表面积拓展后的微纳米电极粒子。[0039]本实施方式步骤一①中所述的金属盐是作为无机造孔剂使用的。
[0040]本实施方式的优点:一、本实施方式提供的一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，易于操作，方便快捷，制备效率高；二、本实施方式制备方法简单，不需要昂贵的仪器设备，相比于现在常用的离子刻蚀技术降低了制备成本；三、本实施方式处理得到的微纳米电极粒子表面积与原微纳米电极粒子表面积相比提高了 1.4倍~1.8倍。
[0041]本实施方式可使微纳米电极粒子的表面积得到拓展。
[0042]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同点是:步骤一①中所述的AxByO3-S 为 CxD1-ACVs 或 CxDhEyFhCVs ;所述的 CxD1-ACVs 中 0.5〈Χ〈0.95，Y=I, C 选自镧元素、锶元素和钡元素，D选自镧元素、锶元素和钡元素，B选自锰元素、铬元素、钴元素、钛元素、铜元素和铁元素，O为氧元素，且C与D为不同元素；所述的CJVxEyFhCVs中
0.5<x<0.95,0<y ^ 0.9, C选自镧元素、银元素和钡元素，D选自镧元素、银元素和钡元素，E选自锰元素、铬元素、钴元素、钛元素、铜元素和铁元素，F选自锰元素、铬元素、钴元素、钛元素、铜元素和铁元素，O为氧元素，且C与D为不同元素，E与F为不同元素；其中所述的CxD1^ByO3- δ 为 LaxSr^xMnO3- δ > LaxSr卜xCr03_s、LaxSr卜xFe03_s、LaxSr卜xCo03_s、LaxSr卜xCu03_s、LaxSr1^TiO3-S、LaxSr1^NiO3-S、BaxSr1^MnO3-S、BaxSr1^CrO3-S、BaxSr1^FeO3-S、BaxSr1^CoO3-S、BaxSr1^xCuO3-S、BaxSivxTiO"或 BaxSivxNiO";所述的 CxDhEyFhO"为 LaxSivxCryMivyO3-s、LaxSr1_xCoyMn1_y03_6 λ LaxSr1_xNiyMn1_y03_δ λ LaxSr1_xTiyMn1_y03_6 λ LaxSr1_xFeyMn1_y03_6 ^LaxSr1_xCuyMn1_y03_6 λ LaxSr1_xCryFe1_y03_6 Λ LaxSr1_xCoyFe1_y03_6 Λ LaxSr1_xCuyFe1_y03_6 ΛLaxSr1_xNiyFe1_y03_6 Λ LaxSr^xTiyFe^yO3.δ Λ LaxSr1_xCryCu1_y03_6 λ LaxSr1_xCryNi1_y03_6 ^
L&xSri—xCT*yCoi—yOg—5、L&xSt*i—xCT*yTii—yOg—3、L&xSri—χΤiyCui—yOg—3、L&sSr]^-χΤiyNi5、
LaxSivxTiyCOhyO3-S、BaxSr1_xCryMn1_y03_δ Λ BaxSr1_xCoyMn1_y03_6 Λ BaxSr1_xNiyMn1_y03_6 ΛBaxSr1_xTiyMn1_y03_6 Λ BaxSr1_xFeyMn1_y03_6 Λ BaxSr1_xCuyMn1_y03_6 Λ BaxSr1_xCryFe1_y03_6 ΛBaxSr1_xCoyFe1_y03_6 Λ BaxSr1_xCuyFe1_y03_δ Λ BaxSr1_xNiyFe1_y03_6 Λ BaxSr1^TIyFe1^O3.δ ΛBaxSr1_xCryCu1_y03_6 λ BaxSr1_xCryNi1_y03_6 λ BaxSr1_xCryCo1_y03_6 λ BaxSr1_xCryTi1_y03_6 ^BaxSivxTiyCivyCVs'BaxSivxTiyNihCVs 或 BaxSivxTiyCOl_y03_s。其他步骤与【具体实施方式】一相同。
[0043]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同点是:步骤二①中所述的使用水浴加热方法将步骤一②得到的微纳米电极粒子/金属盐的前驱体溶液加热到60°C~80°C，并在温度为60°C~80°C和搅拌速度200r/min~600r/min的条件下搅拌至得到透明凝胶时停止加热和搅拌。其他步骤与【具体实施方式】一或二相同。
[0044]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同点是:步骤二②中所述的将步骤二①得到的透明凝胶在温度为150°C~250°C下烘干15h~30h，得到蓬松状粉灰。其他步骤与【具体实施方式】一至三相同。
[0045]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同点是:步骤二③中所述的将步骤二②得到的蓬松状粉灰在温度为900°C~1200°C下烧结Ih~3h，得到微纳米电极粒子钙钛矿相和金属氧化物相的混合粉体。其他步骤与【具体实施方式】一至四相同。
[0046]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同点是:步骤二④中所述的将步骤二③得到的微纳米电极粒子钙钛矿相和金属氧化物相的混合粉体在温度为600°C~900°C的氢气气氛下还原2h~5h。其他步骤与【具体实施方式】一至五相同。[0047]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同点是:步骤三中所述的将步骤二④得到的均匀镶嵌金属元素的微纳米电极粒子粉体浸泡在浓度为lmol/L?2mol/L稀硝酸中，静止10?28h后得到表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子和金属盐溶液。其他步骤与【具体实施方式】一至六相同。
[0048]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同点是:步骤四中所述的将步骤三得到的表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子和金属盐溶液使用去离子水冲洗3次?5次，将去离子水冲洗后的表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子在室温下晾干0.3h?lh，得到表面积拓展后的微纳米电极粒子。其他步骤与【具体实施方式】一至七相同。
[0049]采用下述试验验证本发明效果:
[0050]试验一:一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，具体是按以下步骤完成的:
[0051]一、配置前驱体溶液:①依照化学式Laa75Sra25Cra5Mna5CVs秤取微纳米电极粒子原料，然后向秤取的微纳米电极粒子原料和金属盐的混合物中加入溶剂，并在300r/min的搅拌速度下搅拌20min,得到微纳米电极粒子的摩尔浓度为0.5mol/L的微纳米电极粒子/金属盐的混合溶液；②向步骤一①得到微纳米电极粒子的摩尔浓度为0.5mol/L的微纳米电极粒子/金属盐的混合溶液中加入络合剂，以350r/min的搅拌速率搅拌20min，得到微纳米电极粒子/金属盐的前驱体溶液；
[0052]步骤一①中所述的微纳米电极粒子原料为硝酸镧、硝酸锶、硝酸锰和硝酸铬；
[0053]步骤一①中所述的金属盐为硝酸镍；
[0054]步骤一①中所述的溶剂为去离子水；
[0055]步骤一②中所述的络合剂为尿素；
[0056]步骤一①中所述的微纳米电极粒子原料总物质的量与金属盐的物质的量比为4:1 ；
[0057]步骤一②中所述的络合剂的物质的量与微纳米电极粒子原料的总物质的量比为4:1 ；
[0058]二、搅拌、蒸干、还原和烧结:
[0059]①使用水浴加热方法将步骤一②得到的微纳米电极粒子/金属盐的前驱体溶液加热到80°C，并在温度为80°C和搅拌速度150r/min的条件下搅拌至得到透明凝胶时停止加热和搅拌；②将步骤二①得到的透明凝胶在温度为150°C下烘干10h，得到蓬松状粉灰；③将步骤二②得到的蓬松状粉灰在温度为1200°C下烧结2h，得到微纳米电极粒子钙钛矿相和金属氧化物相的混合粉体；④将步骤二③得到的微纳米电极粒子钙钛矿相和金属氧化物相的混合粉体在温度为700°C的氢气气氛下还原lh，得到均匀镶嵌金属Ni元素的Laa75Sra25Cra5Mna5O3-S 微纳米电极粒子；
[0060]三、酸洗:
[0061 ] 将步骤二④得到的均匀镶嵌金属Ni元素的La。.75Sr0.25Cr0.5Mn0.503_ s微纳米电极粒子浸泡在浓度为lmol/L稀硝酸中，静止IOh后得到表面布满均匀纳米孔的Laa75Sra25Crtl5Mna5O3-S微纳米电极粒子和Ni盐溶液；
[0062] 四、水洗和干燥:[0063]将步骤三得到的表面布满均匀纳米孔的Laa75Sra25Crtl5Mna5CVs微纳米电极粒子和Ni盐溶液使用去离子水冲洗5次，将去离子水冲洗后的表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子在室温下晾干0.5h,得到表面积拓展后的Laa75Sra25Crci5Mntl5CVs微纳米电极粒子。 [0064]使用扫描电镜对试验一步骤二④得到的均匀镶嵌金属Ni元素的La0 75Sr0.25Cr0.5Μ% 503_ δ微纳米电极粒子和试验一步骤四得到的表面积拓展后的La。.75SrQ.25CrQ.5MnQ.503_s微纳米电极粒子进行观察,如图1,图2所示。图1是试验一步骤二④得到均匀镶嵌金属Ni元素的La。.T5Sra25Cra5Mna5CVs微纳米电极粒子放大10000倍的SEM图。图2是试验一步骤四得到的表面积拓展后的Laa75Sra25Cra5Mna5CVs微纳米电极粒子放大10000倍的SEM图。从图1只能看出均匀镶嵌金属Ni元素的Laa75Sra25Crtl5Mna5CVs微纳米电极粒子只以一种微米级粒子存在，这是因为金属Ni元素纳米颗粒均匀镶嵌于La0 75Sr0.25Cr0.5Μ% 503_ δ中，它们以微米级大颗粒形成存在。
[0065]从图2可以看出，试验一步骤四得到的表面积拓展后的Laa75Sra25Crci5Mnci5CVs微纳米电极粒子表面布满纳米孔隙，这是因为经过试验一步骤三、步骤四的酸洗和水洗后，金属Ni通过稀硝酸洗出，因此步骤四得到的表面积拓展后的Laa75Sra25Cra5Mntl5CVs微纳米电极粒子表面会布满纳米孔隙，这使得Laa75Sra25Crci5Mntl5CVs微纳米电极粒子的表面积增大，使用静态氮吸附仪对试验一步骤四得到的表面积拓展后的Laa 75Sra Je5Ctc1.^ntl.503_s微纳米电极粒子的表面积进行测试，可知表面积拓展后的Laa 75Sr0.25Cr0.5Μη0.503_ δ微纳米电极粒子的表面积为7.15m2/g。
[0066]试验二:不添加无机造孔剂的对比试验，具体是按以下步骤完成的:
[0067]一、配置前驱体溶液:①依照化学式Laa75Sra25Cra5Mna5CVs秤取微纳米电极粒子原料，然后向秤取的微纳米电极粒子原料中加入溶剂，并在300r/min的搅拌速度下搅拌20min,得到微纳米电极粒子的摩尔浓度为0.5mol/L的微纳米电极溶液向步骤一①得到微纳米电极粒子的摩尔浓度为0.5mol/L的微纳米电极溶液中加入络合剂，以350r/min的搅拌速率搅拌20min，得到微纳米电极粒子的前驱体溶液；
[0068]步骤一①中所述的微纳米电极粒子原料为硝酸镧、硝酸锶、硝酸锰和硝酸铬；
[0069]步骤一①中所述的溶剂为去离子水；
[0070]步骤一②中所述的络合剂为尿素；
[0071]步骤一②中所述的络合剂的物质的量与微纳米电极粒子原料的总物质的量比为4:1 ；
[0072]二、搅拌、蒸干、还原和烧结:
[0073]①使用水浴加热方法将步骤一②得到的微纳米电极粒子的前驱体溶液加热到80°C，并在温度为80°C和搅拌速度150r/min的条件下搅拌至得到透明凝胶时停止加热和搅拌；②将步骤二①得到的透明凝胶在温度为150°C下烘干10h，得到蓬松状粉灰；③将步骤二②得到的蓬松状粉灰在温度为1200°C下烧结2h，得到微纳米电极粒子钙钛矿相粉体；④将步骤二③得到的微纳米电极粒子钙钛矿相粉体在温度为700°C的氢气气氛下还原lh，得到Laa75Sra25Crtl5Mna5O3-S微纳米电极粒子；
[0074]三、酸洗:
[0075]将步骤二④得到的Laa75Sra25Cra5Mnci5CVs微纳米电极粒子浸泡在浓度为lmol/L稀硝酸中，静止IOh后得到 La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.503_5微纳米电极粒子；[0076]四、水洗和干燥:
[0077]将步骤三得到的Laa75Sra25Crtl5Mna5CVs微纳米电极粒子使用去离子水冲洗5次，将去离子水冲洗后的微纳米电极粒子在室温下晾干0.5h,得到Laa 75Sra Je5Ctc1.5M% 503_s微纳米电极粒子。[0078]使用静态氮吸附仪对试验二步骤四得到的Laa75Sra25Crci5Mnci5CVs微纳米电极粒子的表面积进行测试，可知Laa75SraJe5Ctc1.^ntl.503_s微纳米电极粒子的表面积为2.98m2/g。
[0079]由试验一和试验二可知，试验一得到的表面积拓展后的Laa75Sra25Crci5Mna5CVs微纳米电极粒子的表面积与试验二得到的Laa 75Sr0.25Cr0.5Μ%503_δ微纳米电极粒子的表面积相比提高了 1.4倍。
【权利要求】
1. 一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，其特征在于一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法是按以下步骤完成的: 一、配置前驱体溶液:①依照化学式AxBy03_s秤取微纳米电极粒子原料，然后向秤取的微纳米电极粒子原料和金属盐的混合物中加入溶剂，并在100r/min~800r/min的搅拌速度下搅拌5min~30min,得到微纳米电极粒子的摩尔浓度为0.05mol/L~2mol/L的微纳米电极粒子/金属盐的混合溶液；②向步骤一①得到微纳米电极粒子的摩尔浓度为0.05mol/L~2mol/L的微纳米电极粒子/金属盐的混合溶液中加入络合剂，以100r/min~800r/min的搅拌速率搅拌20min~200min,得到微纳米电极粒子/金属盐的前驱体溶液； 步骤一①中所述的AxBy03_s中0.5≤X≤1，0.5≤y≤1，A选自镧元素、锶元素和钡元素，B选自锰元素、铬元素、钴元素、钛元素、铜元素和铁元素，0为氧元素； 步骤一①中所述的微纳米电极粒子原料选自镧盐、锶盐、锰盐、铬盐、钴盐、钛盐、钡盐、铜盐和铁盐；所述的镧盐为硝酸镧、氯化镧或醋酸镧；所述的锶盐为硝酸锶、氯化锶或醋酸锶；所述的锰盐为硝酸锰、氯化锰或醋酸锰；所述的铬盐为硝酸铬、氯化铬或醋酸铬；所述的钴盐为硝酸钴、氯化钴或醋酸钴；所述的钛盐为硝酸钛、氯化钛或醋酸钛；所述钡盐为硝酸钡；所述铜盐为硝酸铜和氯化铜；所述铁盐为硝酸铁和氯化铁； 步骤一①中所述的金属盐为硝酸镍、氯化镍、硝酸铁、氯化铁、硝酸铜或氯化铜； 步骤一①中所述的溶剂为去离子水、醋酸、乙醇、丙醇和乙二醇中的一种或其中几种的混合物； 步骤一②中所述的络合剂为尿素、甘氨酸、柠檬酸和乙二胺四乙酸中的一种或其中几种的混合物； 步骤一①中所述的微纳米电极粒子原料总物质的量与金属盐的物质的量比为(I~10):1 ； 步骤一②中所述的络合剂的物质的量与微纳米电极粒子原料的总物质的量比为(I~6):1 ； 二、搅拌、蒸干、还原和烧结: ①使用水浴加热方法将步骤一②得到的微纳米电极粒子/金属盐的前驱体溶液加热到50°C~80°C，并在温度为50°C~80°C和搅拌速度100r/min~800r/min的条件下搅拌至得到透明凝胶时停止加热和搅拌；②将步骤二①得到的透明凝胶在温度为100°C~300°C下烘干IOh~30h，得到蓬松状粉灰；③将步骤二②得到的蓬松状粉灰在温度为800°C~1300°C下烧结Ih~4h，得到微纳米电极粒子钙钛矿相和金属氧化物相的混合粉体；④将步骤二③得到的微纳米电极粒子钙钛矿相和金属氧化物相的混合粉体在温度为500°C~1000°C的氢气气氛下还原0.5h~5h，得到均匀镶嵌金属元素的微纳米电极粒子； 三、酸洗: 将步骤二④得到的均匀镶嵌金属元素的微纳米电极粒子浸泡在浓度为0.5mol/L~2mol/L稀硝酸中，静止5h~30h后得到表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子和金属盐溶液； 四、水洗和干燥: 将步骤三得到的表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子和金属盐溶液使用去离子水冲洗I次~5次，将去离子水冲洗后的表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子在室温下晾干0.1h~lh，得到表面积拓展后的微纳米电极粒子。
2.根据权利要求1所述的一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，其特征在于步骤一①中所述的AxBy03_s为CxDhByCVs或CxD^EyFhCVs ;所述的(^_也03_6中0.5<X<0.95, Y=I, C选自镧元素、银元素和钡元素,D选自镧元素、银元素和钡元素,B选自猛元素、铬元素、钴元素、钛元素、铜元素和铁元素，O为氧元素，且C与D为不同元素；所述的CxDhEyFpyCVs中0.5<x<0.95，0〈y ( 0.9，C选自镧元素、锶元素和钡元素，D选自镧元素、锶元素和钡元素，E选自锰元素、铬元素、钴元素、钛元素、铜元素和铁元素，F选自锰元素、铬元素、钴元素、钛元素、铜元素和铁元素，O为氧元素，且C与D为不同元素，E与F为不同元素；其中所述的 CxD1^xByO3-8 为 LaxSr1^xMnO3-S、LaxSr1^xCrO3-5 > LaxSivxFeO3-s、LaxSivxCoO3-s、LaxSr1^CuO3-S、LaxSr^xTiO3-S、LaxSr^xNiO3-S、BaxSr^xMnO3-S、BaxSr1^CrO3-S、BaxSr1^FeO3-S、BaxSivxCoO3-s、BaxSivxCuO3-s、BaxSivxTiO3-s 或 BaxSivxNiO3-s ;所述的 CxD1-y03—s为 LaxSr1_xCryMn1_y03_6 ^ LaxSr 1_xCoyMn1_y03_6 ^ LaxSr1_xNiyMn1_y03_6 ^ LaxSr1_xTiyMn1_y03_6 ^LaxSr1_xFeyMn1_y03_6 ^ LaxSr1_xCuyMn1_y03_6 ^ LaxSr1_xCryFe1_y03_6 ^ LaxSr1_xCoyFe1_y03_6 ^LaxSr1_xCuyFe1_y03_6 ^ LaxSr1_xNiyFe1_y03_6 ^ LaxSr1_xTiyFe1_y03_6 ^ LaxSr1_xCryCu1_y03_6 ^LaxSr1_xCryNi1_y03_6 ^ LaxSr1_xCryCo1_y03_6 ^ LaxSr1_xCryTi1_y03_6 ^ LaxSr1_xTiyCu1_y03_6 ^LaxSr1^TIyNi1^O3.6 ^ LaxSr^xTIyCo1^O3.6 ^ BaxSr1_xCryMn1_y03_6 ^ BaxSr1_xCoyMn1_y03_6 ^BaxSr1_xNiyMn1_y03_6 ^ BaxSr^xTIyMn1^O3.6 ^ BaxSr1_xFeyMn1_y03_6 ^ BaxSr1_xCuyMn1_y03_6 ^BaxSr1_xCryFe1_y03_6 ^ BaxSr1_xCoyFe1_y03_6 ^ BaxSr1_xCuyFe1_y03_6 ^ BaxSr1_xNiyFe1_y03_6 ^BaxSr^xTIyFe1^O3.6 ^ BaxSr1_xCryCu1_y03_6 ^ BaxSr1_xCryNi1_y03_6 ^ BaxSr1_xCryCo1_y03_6 ^BaxSivxCryTi卜y03—s、BaxSr1_xTiyCu1_y03_6 ^ BaxSr1^TiyNi或 BaxSr1_xTiyCo1_y03_6。
3.根据权利要求1所述的一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，其特征在于步骤二①中所述的使用水浴加热方法将步骤一②得到的微纳米电极粒子/金属盐的前驱体溶液加热到60°C~80°C，并在温度为60°C~80°C和搅拌速度SOOiVmin~eOOiVmin的条件下搅拌至得到透明凝胶时停止加热和搅拌。
4.根据权利要求1所述的一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，其特征在于步骤二②中所述的将步骤二①得到的透`明凝胶在温度为150°C~250°C下烘干15h~30h，得到蓬松状粉灰。
5.根据权利要求1所述的一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，其特征在于步骤二③中所述的将步骤二②得到的蓬松状粉灰在温度为900°C~1200°C下烧结Ih~3h，得到微纳米电极粒子钙钛矿相和金属氧化物相的混合粉体。
6.根据权利要求1所述的一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，其特征在于步骤二④中所述的将步骤二③得到的微纳米电极粒子钙钛矿相和金属氧化物相的混合粉体在温度为600°C~900°C的氢气气氛下还原2h~5h。
7.根据权利要求1所述的一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，其特征在于步骤三中所述的将步骤二④得到的均匀镶嵌金属元素的微纳米电极粒子粉体浸泡在浓度为lmol/L~2mol/L稀硝酸中，静止10~28h后得到表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子和金属盐溶液。
8.根据权利要求1所述的一种有效拓展微纳米电极粒子表面积的方法，其特征在于步骤四中所述的将步骤三得到的表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子和金属盐溶液使用去离子水冲洗3次~5次，将去离子水冲洗后的表面布满均匀纳米孔的微纳米电极粒子在室温下晾干0.3h~lh，得到表面积拓展后`的微纳米电极粒子。
【文档编号】H01M4/88GK103531825SQ201310511394
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】朱星宝, 吕喆, 袁宇, 魏波, 王志红, 李一倩, 张丽娟, 姜威 申请人:哈尔滨工业大学