[发明专利]一种负载纳米催化剂的钙钛矿复合阳极及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种负载纳米催化剂的钙钛矿复合阳极，其特征在于，呈Ruddlesden-Popper层状结构，基体钙钛矿分子式为PrSrFe_0.8Ru_0.1Nb_0.1O_4+δ，其中δ表示Fe、Ru金属元素析出后，钙钛矿中氧空位的数量，δ的数值为0δ≤0.15；所述纳米催化剂为Fe_0.7Ru_0.3合金-FeO_y氧化物，其中y表示铁氧化物中氧的配位数，y的数值为3y4。

2.一种权利要求1所述的负载纳米催化剂的钙钛矿复合阳极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：采用燃烧法制备(Pr_0.5Sr_0.5)_xFe_0.8Ru_0.1Nb_0.1O_3-β前驱体，其中β表示钙钛矿中氧空位的数量，β的数值为0≤β≤0.15；用PSFRN_x表示(Pr_0.5Sr_0.5)_xFe_0.8Ru_0.1Nb_0.1O_3-β前驱体，其中x为0.9≤x≤1.0；按照化学计量比称取硝酸镨、硝酸锶、硝酸铁、亚硝酰硝酸钌(III)溶液、草酸铌和甘氨酸于去离子水中，均匀搅拌形成混合溶液，将溶液置于磁力加热搅拌器上加热搅拌形成凝胶，加热至原料完全自燃，收集自燃后的黑色粉末煅烧，获得PSFRN_x前驱体；

步骤2：将PSFRN_x前驱体于还原气氛中预处理，获得表面均匀覆盖Fe_0.7Ru_0.3合金-FeO_y氧化物核壳结构纳米活性颗粒的钙钛矿复合阳极材料FRA@FO-RP-PSFRN，其中，FRA@FO表示Fe_0.7Ru_0.3合金-FeO_y氧化物，RP-PSFRN表示层状钙钛矿PrSrFe_0.8Ru_0.1Nb_0.1O_4+δ。

3.根据权利要求2所述的一种负载纳米催化剂的钙钛矿复合阳极的制备方法，其特征在于，步骤1所述甘氨酸与镨、锶、铁、钌、铌金属离子总和的化学计量比为2:1。

4.根据权利要求2所述的一种负载纳米催化剂的钙钛矿复合阳极的制备方法，其特征在于，步骤1所述加热搅拌的温度为100～500℃；步骤1所述加热至原料完全自燃的温度为350～500℃。

5.根据权利要求2所述的一种负载纳米催化剂的钙钛矿复合阳极的制备方法，其特征在于，步骤1所述煅烧的温度为800～1000℃；步骤1所述煅烧的时间为3～5小时。

6.根据权利要求2所述的一种负载纳米催化剂的钙钛矿复合阳极的制备方法，其特征在于，步骤2所述预处理的温度为850～900℃；步骤2所述预处理的时间为2～8小时。

7.根据权利要求2所述的一种负载纳米催化剂的钙钛矿复合阳极的制备方法，其特征在于，步骤2所述还原气氛为加湿氢气，还原气氛中的水蒸气体积占比为3％～7％。

8.根据权利要求2所述的一种负载纳米催化剂的钙钛矿复合阳极的制备方法，其特征在于，还原后所析出的纳米颗粒包含外层FeO_y氧化物壳与内部Fe_0.7Ru_0.3合金核；整体纳米颗粒大小为30～50nm，其中，FeO_y氧化物壳层厚度为2～3nm。

9.权利要求1所述的一种负载纳米催化剂的钙钛矿复合阳极作为固体氧化物燃料电池阳极的应用。

10.根据权利要求9所述的一种负载纳米催化剂的钙钛矿复合阳极作为固体氧化物燃料电池阳极的应用，其特征在于，将制备的PSFRN_x前驱体用作阳极材料，在850～900℃下于还原气氛中进行还原预处理，待其转变成FRA@FO-RP-PSFRN后再进行应用；所述还原气氛为加湿氢气，还原气氛中的水蒸气体积占比为3％～7％。