【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钙钛矿氧化物，特别是一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物及其制备方法。
技术介绍
1、
2、在双碳战略的背景下，固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell，sofc)和固体氧化物电解电池(solid oxide electrolysis cell，soec)技术被认为是未来能源转型的关键技术之一。sofc是一种在中高温下将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。具有高效率、无污染、对多种燃料具有广泛适应性等优点。soec作为sofc的逆向装置，能够利用可再生能源将水或二氧化碳等化合物电解分解为氢气或一氧化碳等可燃气体和氧气。与传统的电解技术相比，soec具有更高的能源转化效率和更广泛的工作温度范围，有望在能源储存、工业气体制备以及碳排放减少等领域发挥重要作用。
3、对称固体氧化物电池(symmetrical solid oxide cell，ssoc)与传统的非对称结构的相比，具有更简单的制备工艺和更高的长期可靠性。其采用对称的电极结构，将固体氧化物电池(sofc)和固体氧化物电解电池(soec)的功能合而为一。这种设计简化了电池结构，降低了制造成本，并提高了电池的稳定性和耐久性。随着对新型材料和先进工艺的研究不断深入，ssoc有望在清洁能源和可持续发展领域发挥更为重要的作用。然而，ssoc的性能很大程度上受到电极材料催化性能的影响。与传统的同类产品不同，ssoc需要能够同时催化两个或多个电极反应的电极材料，这对电极催化剂的设计提出了
4、高熵材料是一类通过引入多种元素来增加系统熵值的材料。传统材料通常由一种或少数几种元素组成，而高熵材料则包含五种或更多的主要元素，每种元素的摩尔分数通常在5％到35％之间。这种多元化的元素组成使材料在化学、物理和机械性质上表现出独特的性能，即“鸡尾酒效应”。具体来说，“鸡尾酒效应”是多种元素在结构、电子性质和热力学行为等方面相互影响的结果，能够赋予材料一些新颖或优异的特性，表现出与单一或少元材料显著不同的综合性能。高熵钙钛矿氧化物通常具有abo3型钙钛矿结构，其中a和b位点由多种不同的金属元素占据。其构型熵δsconfig的计算公式如下：
5、
6、其中xai、xbi、xoi分别是a位、b位、o位各元素的摩尔量，当δsconfig≥1.6r时，这类钙钛矿氧化物被定义为高熵钙钛矿氧化物。
7、原位析出策略是指在电化学装置操作过程中，通过电化学反应或化学反应，在电极材料中生成新的活性相或结构。这些新生成的相或结构牢固锚定在母相表面，可显著改善电极的催化活性、导电性和耐久性。原位析出一般可以分为电致析出和化学还原析出。通常，电致析出获得新相较少，仅在一些特定结构的材料上可以实现性能较大提升，并且难以通过原位观察，需要较高的还原电势；而化学还原析出则是将电极材料置于还原气氛中，在合适的还原气氛下使得新相溶出，这种方法已经被广泛应用于新材料开发研究中。然而，化学还原析出对钙钛矿氧化物的稳定性提出了较大的挑战。
8、而在高熵合金中，由于其高混合熵导致组分分布复杂，氧化反应通常更为缓慢。合金中不同元素形成的氧化物具有不同的扩散行为，复杂的结构和原子尺寸效应阻碍了离子或分子的扩散。因此，氧化物层的生长速率相对于传统的二元或三元合金更低，有助于维持材料的长期稳定性。此外，高熵合金在多种氧化还原环境中表现出相对稳定的相结构。由于高熵效应使得这些合金倾向于形成简单的面心立方(fcc)、体心立方(bcc)或六方密排(hcp)固溶体结构，减少了相分离或复杂金属间化合物的形成。这种简单的固溶体结构在高温氧化环境中更不易发生相变或材料脆化，从而提高了材料的抗氧化能力。
9、微波烧结是一种利用微波能量对材料进行加热和烧结的工艺，与传统的烧结方法相比，它通过电磁波(300mhz到300ghz)直接加热材料内部，材料内部的分子、离子会受到电磁场的作用而振动和旋转，从而产生热量。这种烧结方法使得可以实现材料的均匀加热，且加热效率更高、时间更短。微波烧结在陶瓷、金属、复合材料等多种材料的制备中都有应用，尤其在那些对均匀加热要求较高的工艺中表现出色。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物及其制备方法，以解决上述技术背景中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现：
3、第一方面的，本专利技术提供了一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿型氧化物abo3，δsconfig＞1.8r，钙钛矿型高熵氧化物分子式可表示为pr0.5ba0.5mnx(fe0.2co0.2ni0.2cu0.2ag0.2)1-xo3-δ(x＝0.4～1.0)，a位由等量的pr和ba元素组成，b位由mn以及五种析出型金属fe、co、ni、cu、ag组成。通过热还原与电还原相结合实现高熵合金/金属氧化物异质结构催化剂的可控合成。b位高熵设计使钙钛矿电极有望产生“鸡尾酒效应”，提升钙钛矿电极原位还原时的结构稳定性；引入催化活性较高的五种金属元素(fe、co、ni、cu、ag)，实现电极表面合金的可控溶出；两者结合可以提高soec电极co2电解性能和稳定性。
4、第二方面的，本专利技术采用微波烧结以制备钙钛矿型高熵氧化物，提供了一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物及其制备方法，包括如下步骤：
5、s1、将含有a位和b位元素的金属硝酸盐或醋酸盐，与柠檬酸、甘氨酸、乙二醇溶解于去离子水中，其比例为：
6、a位元素金属硝酸盐或醋酸盐：b位元素金属硝酸盐或醋酸盐：柠檬酸：甘氨酸：乙二醇的摩尔比值为1：1：(0.3～0.6)：(0.2～1.6)：(0.6～1.0)，
7、随后采用ph调节剂将ph值调制7～10。其中，去离子水的加入量，按照去离子水的摩尔量是a位元素金属硝酸盐或醋酸盐的总摩尔量的200倍以上的量来添加，优选200～250倍。假设合成0.05mola位元素材料，加入去离子水至少为10mol(即180ml左右)
8、s2、将步骤s1得到的溶液在80～120℃的油浴中磁力搅拌转速500～1000转/分，待溶液剩余50～100ml时，将溶液转移至蒸发皿中，用电炉加热至溶液发生自蔓延燃烧，电炉温度控制在400～600℃，最终得到黑色前驱体。将前驱体研磨粉碎后，加入5～10wt.％微波吸收剂。
9、s3、将步骤s2中所得加有微本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物，其为ABO3型氧化物，ΔSconfig＞1.8R，其特征在于，高熵钙钛矿氧化物中，A位由等量的Pr和Ba元素组成，B位由Mn以及五种析出型金属Fe、Co、Ni、Cu、Ag组成。
2.根据权利要求1所述的一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物，其特征在于，所述高熵钙钛矿型氧化物分子式表示为Pr0.5Ba0.5Mnx(Fe0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Ag0.2)1-xO3-δ，其中，x＝0.4～1.0。
3.权利要求1-2任一项所述的一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S2中油浴温度为100℃，电炉温度设置为500℃，微波吸收剂为前驱体的5wt.％。
5.根据权利要求3所述的一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S3中微波源频率设置为2.45GHz，烧结功率600W，烧结时间10分钟，烧结温度900℃。
6.根据权利
7.根据权利要求3所述的一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述pH调节剂为氨水和乙二胺中的一种或两种。
8.根据权利要求3所述的一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述微波吸收剂为石墨碳粉、碳黑、碳纳米管中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物，其为abo3型氧化物，δsconfig＞1.8r，其特征在于，高熵钙钛矿氧化物中，a位由等量的pr和ba元素组成，b位由mn以及五种析出型金属fe、co、ni、cu、ag组成。
2.根据权利要求1所述的一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物，其特征在于，所述高熵钙钛矿型氧化物分子式表示为pr0.5ba0.5mnx(fe0.2co0.2ni0.2cu0.2ag0.2)1-xo3-δ，其中，x＝0.4～1.0。
3.权利要求1-2任一项所述的一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种原位析出高熵合金的高熵钙钛矿氧化物的制备方法，其特征在于，步骤s2中油浴温度为100℃，电炉温度设置为500℃，微波吸收剂为...
【专利技术属性】
技术研发人员：池波，杨偲晨，王子玲，蒲健，
申请(专利权)人：武汉华夏智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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