[发明专利]一种电子－离子混合导体材料的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有K₂NiF₄结构的La_2-xSr_xNi_1-yMe_yO_4+δ(Me＝Co、Cu、Fe或Mn，x＝0～1.5，y＝0～1，δ为非化学计量氧含量)体系电子一离子混合导体材料的合成方法，属固态离子导体领域。

背景技术

La_2-xSr_xNi_1-yMe_yO_4+δ体系材料是一种A₂BO_4+δ型电子一离子混合导体，属于K₂NiF₄结构，具有由AO岩盐层和ABO₃钙钛矿层沿c轴方向交替排列的层状结构。La_2-xSr_xNi_1-yMe_yO_4+δ体系材料的电子-氧离子混合导电特性主要来源于AO岩盐层间间隙位置上填隙氧的迁移和ABO₃钙钛矿层中的P型电子导电。此外，La_2-xSr_xNi_1-yMe_yO_4+δ体系材料还具有适中的热膨胀系数(12～13×10^-6/℃)，在600～800℃的中温范围内有优良的氧离子传输性能。所以，近年来La_2-xSr_xNi_1-yMe_yO_4+δ体系混合导体在中温固体氧化物燃料池阴极、电化学传感器、氧分离膜等方面的应用受到国内外的广泛重视。最近的研究表明，在La_2-xSr_xNi_1-yMe_yO_4+δ的B位引入适当的过渡金属离子可以使电子电导率的峰值温度向高温方向移动，增强材料的表面氧交换性能，并能改善材料的烧结性能。

目前，国内外主要采用常规固相法来合成K₂NiF₄结构的La_2-xSr_xNi_1-yMe_yO_4+δ体系材料混合导体。与ABO₃型钙钛矿结构化合物相比，K₂NiF₄结构的La_2-xSr_xNi_1-yMe_yO_4+δ体系材料的合成较为困难。为获得单一K₂NiF₄结构的合成产物，在采用固相反应法时，常常需要经过长时间(十几小时到几十个小时)的反复、多次的高温(1000～1250℃)固相合成过程(见V.V.Kharton，A.P.Viskup，E.N.Naumovich，F.M.B.Marques，J.Mater.Chem.1999，9：2623和M.A.Darorukh，V.V.Vashook，H.Ullmann，et al.，Solid State Ionics，2003，158：141)，这给该材料的研究和应用都带来困难。因此，需要探索和研究这类电子—离子混合导体材料的新型、有效合成方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种工艺简单、容易合成具有K₂NiF₄结构的La_2-xSr_xNi_1-yMe_yO_4+δ体系电子—离子混合导体材料的方法，并且合成产物的物相纯度高。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：采用包括以下的步骤合成一种具有K₂NiF₄结构的La_2-xSr_xNi_1-yMe_yO_4+δ体系电子—离子混合导体材料的合成方法，分子式中，Me＝Co、Cu、Fe或Mn，x＝0～1.5，y＝0～1，δ为非化学计量氧含量。