[发明专利]一种纳米级NiO-YSZ复合陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米级NiO-YSZ复合陶瓷的制备方法，此类复合陶瓷用于阳极材料和功能梯度材料的制备。

背景技术

无机粉末材料的超细化和纳米化合成是近年来国内外研究热点。这种材料是80年代发展起来的一种新型材料，成为众多学者研究的热点。纳米材料是颗粒尺寸在1nm～100nm范围内的超细材料，由于物质的超细化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，使超细粉末和常规材料相比具有一系列优异的电、磁、光、力学和化学等特性。

在矿物资源日趋贫乏和保护生态环境日益受到重视的今天，固体氧化物燃料电池(SOFC)备受关注。而在SOFC阳极材料的研究中，使用多孔的铂作为研究对象，但因铂价格昂贵，以铂为原料的SOFC阳极材料没有得到广泛应用，人们一直寻找一种价格便宜且性能优异的固体氧化物，从20世纪80年代开始使用镍与YSZ多孔复合陶瓷，它已成为目前最广泛使用的一种阳极材料。Ni分散在YSZ中，制成金属陶瓷作为阳极，可以降低阳极与电解质之间的热膨胀失配程度。金属陶瓷Ni-YSZ通常是由复合陶瓷NiO-YSZ还原得到，NiO-YSZ制备工艺的不同，对阳极材料Ni-YSZ中Ni中YSZ中的分散情况有影响，进而影响其导电性能。

目前，制备纳米级NiO-YSZ的方法有：①机械混合法，此法作简单，对设备要求不高，但难得到粒度小且分布均匀的复合材料。②溶胶凝胶法，常用到可溶性醇盐，而迄今既简单又经济的相关醇盐的制备方法还不多，这也就限制了此方法应用的推广。③燃烧合成法，这种工艺原料来源苛刻、反应过程难以控制，难以得到准确化学计量的产物，很难实现工业化。④共沉淀法，采用无机原料，成本低，生产设备和工艺过程简单，便于实现工业化。

然而，用共沉淀法制备纳米NiO-YSZ粉体，存在严重的团聚现象，使得NiO在YSZ中不能均匀分散。因此使NiO在YSZ中能均匀分散，得到比表面积高的纳米NiO-YSZ粉体是制备的关键所在。本专利将超声波应用于制备纳米NiO-YSZ粉体的过程，利用超声空化所产生的独特的反应环境，来控制或减少纳米NiO-YSZ粉末的团聚，未见有报道。

发明内容

本发明提供一种纳米级NiO-YSZ复合陶瓷的制备方法。

本发明的制备方法是以氯氧化锆、硝酸钇、硫酸镍为主原料，以氨水或氢氧化钠为沉淀剂，采用超声波-共沉淀法制备一种纳米级NiO-YSZ复合陶瓷。

本发明的制备方法步骤如下：

采用氯氧化锆、硝酸钇、硫酸镍为原料，上述原料按最后生成55wt％NiO-8YSZ的重量比例混合，加热至60℃，在超声波的作用下，加入氨水或氢氧化钠，待pH值到达11后，停止加入氨水或氢氧化钠，继续超声10～30min；将制备的前驱物过滤，用去离子水洗涤至检测不到Cl^-、SO^4-时为止；把所得前驱物在60℃烘10h，最后煅烧得到产物纳米级NiO-YSZ复合陶瓷。

上述超声波功率为60～180W。

上述煅烧温度为600℃～900℃。

上述煅烧时间为1～5小时。

本发明所得到的最终产物可以以粉末的形式提供，也可以用其它的形式提供。

本发明中的YSZ是以固溶体形式存在的，NiO-YSZ是复合氧化物，并可由XRD测得。

本发明所获得的纳米级NiO-YSZ复合陶瓷，粒度为5～20nm之间，比表面积大于40.23m²/g。

本发明所指的比表面积指BET比表面积。

本发明的有益效果是：

1.本发明提供的纳米级NiO-YSZ复合陶瓷的制备方法，改善粉体的团聚现象，分散性好，用作制备阳极材料Ni-YSZ，大大的提高了阳极材料的比表面积，改善了Ni在YSZ中的分散情况，使得分布均匀。适用于工业化的需要。

2.所得产物的晶型为立方晶型。

3.超声波-共沉淀法采用无机原料，生产设备和工艺过程简单，投资小。

4.该制备方法控制团聚的发生，获得稳定性更好、比表面积更大、粒径分布均匀、晶体发育良好的粉体。

附图说明

图1是本发明的X-射线衍射图(XRD图)。

中＊表示氧化锆与氧化钇结合成的固溶体，■表示氧化镍。

图2是本发明的TEM图。

具体实施方式

本发明不受以下实施例限制。

实施例1：