CN105668648A - 一种氧化锰钴粉体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化锰钴粉体的制备方法,属于陶瓷粉末制备及高温陶瓷涂层表面改性工艺技术领域。以聚乙烯醇、乙二醇和己二酸的混合物为蛰合剂,以氯化钴和氯化锰晶体为原料,在一定的工艺条件下,促进氯化钴和氯化锰的化学反应和胶体反应,形成MnxCo3-xO4相,并经过稳定化处理,形成了MnxCo3-xO4前驱体,再经过烧结过程,形成了具有稳定结构的MnxCo3-xO4粉体。本发明工艺简单,制备的MnxCo3-xO4稳定,并通过控制氯化钴和氯化锰的比例,可以得到锰钴比例不同的MnxCo3-xO4粉体。

Description

一种氧化锰钴粉体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种氧化锰钴粉体的制备方法,属于陶瓷粉末制备及高温陶瓷涂层表面改性工艺技术领域。
背景技术
固体氧化物燃料电池连接体,是制约SOFC发展的关键构件之一。它既要连接单电池阳极、阴极,隔绝氧化性气体和燃料电极,又要有良好的导电性、优良的抗氧化、抗硫化和渗透特性,服役环境苛刻。随着工作温度降低到700℃以下,金属连接体得到了广泛应用,在其表面制备抗高温氧化、具有良好导电性的涂层,是进一步提高金属连接体性能的主要方法之一。目前学术界普遍认为,尖晶石结构MnxCo3-xO4涂层能够有效阻止氧向内扩散、Cr向外扩散,减缓Cr中毒,是最有潜力的SOFC连接体保护涂层之一。
制备SOFC连接体涂层的主要方法有:浆料法、直流溅射法、磁控溅射法和溶胶凝胶法等。浆料法通过印刷或喷涂,在连接体上制得所需涂层,具有工艺简单、性能稳定的特点。在制备料将或喷涂涂料时,需要使用高质量的粉体材料。目前,制备氧化锰钴粉体的方法较少。因此,本发明提供了一种制备氧化锰钴粉体,促进了陶瓷粉末制备技术和高温陶瓷涂层表面改性工艺技术的进步。
发明内容
本发明的目的是采用氯盐体系,通过蛰合剂的作用,在一定的工艺条件下,促进氯化钴和氯化锰的化学反应和胶体反应,形成MnxCo3-xO4相,并经过稳定化处理,形成了MnxCo3-xO4前驱体,再经过烧结过程,形成了具有稳定结构的氧化锰钴粉体。
本发明所述氧化锰钴粉体的制备方法,其粉体主要用于固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell,SOFC)金属连接体的表面涂层制备,具体包括以下步骤:
(1)按4~16mol/L的比例将蛰合剂加入到去离子水中,加热、并充分搅拌使蛰合剂充分溶解得到的溶液A,所述蛰合剂为聚乙烯醇、乙二醇和己二酸的混合物。
(2)将氯化钴和氯化锰加入到溶液A中,在室温下充分搅拌,使氯化钴和氯化锰晶体充分溶解得到溶液B,在溶液B中氯化钴的浓度为25~50g/L,氯化锰的浓度为50~25g/L。
(3)将溶液B在70~80℃保温10~12小时,促进蛰合剂与原料的化学反应和胶体反应,获得稳定的MnxCo3-xO4粉体的前驱体溶液。
(4)将步骤(3)得到的MnxCo3-xO4前驱体溶液,加热使溶液蒸发后,逐步加热到730~750℃烧结,得到氧化锰钴粉体。
优选的,本发明所述聚乙烯醇、乙二醇和己二酸的摩尔比为2:1:1。
优选的,本发明步骤(1)中所述加热温度为40~60℃,时间为30-60min。
优选的,本发明步骤(4)所述烧结过程为:加热110~120℃保温1~2小时,随后,以5~10min/℃加热至410~430℃保温1~2小时,然后,再以5~10min/℃加热至升温至730~750℃保温0.5~1小时,随炉冷却至室温,得到(MnCo)3O4粉体。
本发明的有益效果:本发明的工艺简单,制备的氧化锰钴稳定,并通过控制氯化钴和氯化锰的比例,可以得到锰钴比例不同的MnxCo3-xO4粉体。前驱体溶液采用70~80℃保温10~12小时工艺,促进蛰合剂与原料的化学反应和胶体反应,获得稳定的MnxCo3-xO4的前驱体,可以有效避免团聚和沉淀现象。烧结时,采用以5~10min/℃加热至410~430℃保温1~2小时的中间工艺,促进锰、钴离子的扩散,有利于这些离子均匀分布,形成稳定的MnxCo3-xO4结构。
附图说明
图1实施例1制备得到的Mn2CoO4粉体形貌(氯化钴:氯化锰为2:1)。
图2实施例1制备得到的Mn2CoO4粉体的粒度分布。
图3实施例1制备得到的Mn2CoO4粉体的XRD分析结果。
图4实施例2制备得到的MnCo2O4粉体形貌(氯化钴:氯化锰为1:2)。
图5实施例2制备得到的MnCo2O4粉体的XRD分析结果。
图6实施例2制备得到的Mn1.5Co1.5O4粉体的EDS分析结果。
具体实施方式
以下结合具体实施方式,对本发明做进一步的详细说明,但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
本实施例所述氧化锰钴粉体的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)称取聚乙烯醇0.2mol、乙二醇0.1mol、己二酸0.1mol倒入烧杯中;
(2)在烧杯中加入100ml去离子水;并置于磁力搅拌器上,设定磁力搅拌器的加热温度为40℃,搅拌时间为30min,使蛰合剂充分溶解。
(3)称取氯化钴5g和氯化锰2.5g晶体,放到制备好的蛰合剂溶液中,在室温下用磁力搅拌器搅拌30min,使氯化钴和氯化锰晶体充分溶解。
(4)将配置好的溶液放置在恒温箱里,加热到70℃保温10小时,得到(MnCo)3O4粉体的前驱体溶液。
(5)将前驱体溶液倒入坩埚中,加热110℃保温1小时,随后,以5min/℃加热至410℃保温1小时,然后,再以5min/℃加热至升温至730℃保温0.5小时,随炉冷却至室温,得到Mn2CoO4粉体,如图1所示。图2为Mn2CoO4粉体的粒度分析结果。可以看出,Mn2CoO4粉体的平均粒度为2.6μm左右(D50)。图3为粉体得XRD分析结果,表明粉体由Mn2CoO4相组成。
实施例2
本实施例所述氧化锰钴粉体的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)称取聚乙烯醇0.8mol、乙二醇0.4mol、己二酸0.4mol倒入烧杯中;
(2)在烧杯中加入100ml去离子水;并置于磁力搅拌器上,设定磁力搅拌器的加热温度为60℃,搅拌时间为60min,使蛰合剂充分溶解。
(3)称取氯化钴2.5g和氯化锰5g晶体,放到制备好的蛰合剂溶液中,在室温下用磁力搅拌器搅拌60min,使氯化钴和氯化锰晶体充分溶解。
(4)将配置好的溶液放置在恒温箱里,加热到80℃保温12小时,得到(MnCo)3O4粉体的前驱体溶液。
(5)将前驱体溶液倒入坩埚中,加热120℃保温2小时,随后,以10min/℃加热至430℃保温2小时,然后,再以10min/℃加热至升温至750℃保温1小时,随炉冷却至室温,得到MnCo2O4粉体,如图4所示,粉体的平均粒度为1.1μm左右(D50)。图5为粉体XRD分析结果,表明粉体有Mn2Co1O4相组成。
实施例3
本实施例所述(MnCo)3O4粉体的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)称取聚乙烯醇0.4mol、乙二醇0.2mol、己二酸0.2mol倒入烧杯中;
(2)在烧杯中加入100ml去离子水;并置于磁力搅拌器上,设定磁力搅拌器的加热温度为50℃,搅拌时间为60min,使蛰合剂充分溶解。
(3)称取氯化钴3.75g和氯化锰3.75g晶体,放到制备好的蛰合剂溶液中,在室温下用磁力搅拌器搅拌60min,使氯化钴和氯化锰晶体充分溶解。
(4)将配置好的溶液放置在恒温箱里,加热到75℃保温11小时,得到(MnCo)3O4粉体的前驱体溶液。
(5)将前驱体溶液倒入坩埚中,加热115℃保温1.5小时,随后,以8min/℃加热至420℃保温1.5小时,然后,再以8min/℃加热至升温至740℃保温0.8小时,随炉冷却至室温,得到氧化锰钴粉体。图6为粉体EDS分析结果,表明粉体有Mn1.5Co1.5O4相组成。

Claims (4)

1.一种氧化锰钴粉体的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
(1)按4~16mol/L的比例将蛰合剂加入到去离子水中,加热、并充分搅拌使蛰合剂充分溶解得到的溶液A,所述蛰合剂为聚乙烯醇、乙二醇和己二酸的混合物;
(2)将氯化钴和氯化锰加入到溶液A中,在室温下充分搅拌,使氯化钴和氯化锰晶体充分溶解得到溶液B,在溶液B中氯化钴的浓度为25~50g/L,氯化锰的浓度为50~25g/L;
(3)将溶液B密封,在70~80℃保温10~12小时,获得MnxCo3-xO4粉体的前驱体溶液;
(4)将步骤(3)得到的MnxCo3-xO4前驱体溶液,加热使溶液蒸发,然后烧结得到氧化锰钴粉体。
2.根据权利要求1所述氧化锰钴粉体的制备方法,其特征在于:所述聚乙烯醇、乙二醇和己二酸的摩尔比2:1:1。
3.根据权利要求1所述氧化锰钴粉体的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述加热温度为40~60℃,时间为30-60min。
4.根据权利要求1所述氧化锰钴粉体的制备方法,其特征在于:步骤(4)所述烧结过程为:加热110~120℃保温1~2小时,随后,以5~10min/℃加热至410~430℃保温1~2小时,然后,再以5~10min/℃加热至升温至730~750℃保温0.5~1小时,随炉冷却至室温,得到氧化锰钴粉体。
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