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专利号: 2017108914334
申请人: 阜阳师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2025-09-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种焦磷酸钛与相应磷酸盐组成的复合电解质,其特征在于,所述焦磷酸钛为镁掺杂焦磷酸钛,所述复合电解质由下式表示:Ti1‑xMgxP2O7/NaTi2(PO4)3/KTi2(PO4)3,其中,0.02≤x≤0.25;

所述镁掺杂焦磷酸钛根据包括以下步骤的方法制备而得:步骤1‑1,称取钛源、浓磷酸及掺杂原子源充分混合,粉碎,研磨;所述钛源选自TiO2、硝酸钛、醋酸钛中的一种;所述掺杂原子源选自氧化镁、碳酸镁、硝酸镁、磷酸镁中的一种;将钛源、浓磷酸和掺杂原子源混合后,使钛源、浓磷酸和掺杂原子源形成糊状体系,使用研磨的方式对体系中的颗粒进行反复粉碎;

步骤1‑2,将步骤1‑1得到的体系在400℃ 600℃下进行烧结1h 4h,冷却至室温,球磨,~ ~

过筛,得到镁掺杂的焦磷酸钛;

所述焦磷酸钛与相应磷酸盐组成的复合电解质由以下方法制备得到:步骤1,称取镁掺杂焦磷酸钛和盐酸盐,充分混合均匀,球磨,得到混合物;所述盐酸盐为氯化钠‑氯化钾,氯化钠与氯化钾的摩尔量之比为1:1;所述镁掺杂焦磷酸钛与盐酸盐的重量比为(3 9):1;

~

步骤2,500℃ 650℃下,灼烧步骤1得到的混合物0.5h 3h,焦磷酸钛与碱金属盐原位部~ ~

分反应生成相应磷酸盐复合物;

步骤3,将步骤2得到的复合物粉碎、研磨,压片;

步骤4,将步骤3得到的压片在500℃ 700℃下灼烧0.5h 2.5h,得到复合电解质。

~ ~

2.根据权利要求1所述的复合电解质,其特征在于,所述镁掺杂的焦磷酸钛由下式表示:Ti0.95Mg0.05P2O7、Ti0.90Mg0.10P2O7或Ti0.80Mg0.20P2O7。

3.一种制备权利要求1或2所述的复合电解质的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

步骤1,称取镁掺杂焦磷酸钛和盐酸盐,充分混合均匀,球磨,得到混合物;

步骤2,灼烧步骤1得到的混合物,焦磷酸钛与碱金属盐原位部分反应生成相应磷酸盐复合物;

步骤3,将步骤2得到的复合物粉碎、研磨,压片;

步骤4,将步骤3得到的压片灼烧,得到复合电解质。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤1中,镁掺杂焦磷酸钛由下式表示:Ti(1‑x)MgxP2O7,其中, 0.02≤x≤0.25;

所述盐酸盐为氯化钠‑氯化钾,其中,氯化钠与氯化钾的摩尔量之比为1:1,其中,氯化钠的摩尔量以其中钠元素的摩尔量计,氯化钾的摩尔量以其中钾元素的摩尔量计;

所述镁掺杂焦磷酸钛与盐酸盐的重量比为(3 9):1。

~

5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤1中所述镁掺杂焦磷酸钛根据包括以下步骤的方法进行制备:

步骤1‑1,称取钛源、浓磷酸及掺杂原子源充分混合,粉碎;

步骤1‑2,将步骤1‑1得到的体系进行烧结,冷却,球磨,过筛,得到镁掺杂的焦磷酸钛。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤1‑1中,所述钛源选自TiO2、硝酸钛、醋酸钛中的一种,所述掺杂原子源选自氧化镁、碳酸镁、硝酸镁、磷酸镁中的一种;

步骤1‑2中,将步骤1‑1得到体系在400℃ 600℃下烧结;并在此温度下保温反应1h 4h。

~ ~

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤1‑1中,所述钛源为TiO2;

步骤1‑2中,将步骤1‑1得到体系在450℃ 550℃下保温反应1.5h 3h。

~ ~

8.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤2中,将步骤1得到的混合物在电炉中灼烧温度为500℃ 650℃,灼烧时间为1h~ ~

1.5h;

步骤3中,将步骤2得到的复合物粉碎、研磨,在150MPa 250MPa压强下压片;压片时间为~

2min 3min,压制成圆片;

~

步骤4中,将步骤3得到的圆片放于垫片上,盖上陶瓷坩埚,放于电炉中灼烧,灼烧温度为500℃ 700℃;灼烧0.5h 2.5h,得到复合电解质。

~ ~

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤1中,所述镁掺杂焦磷酸钛与盐酸盐的重量比为(3 5):1;

~

步骤2中,将步骤1得到的混合物在电炉中灼烧温度为550℃ 600℃;灼烧时间为1h~ ~

1.5h;

步骤3中,在180Mpa 220Mpa压强下压片;

~

步骤4中,灼烧温度为550℃ 650℃,灼烧1h 2h。

~ ~

10.权利要求1或2所述的复合电解质或根据权利要求3所述方法制得的复合电解质的‑2 . ‑1

用途,用作固体燃料电池电解质,开路电压为1.09V,在700℃下,电导率为6.8×10 Scm ,‑2

最大输出功率密度为142.3mW·cm 。