最近的研究发现，一些钙钛矿氧化物在还原性气氛中会析出纳米级别的金属颗粒，这些均匀覆盖于电极表面的金属颗粒催化活性很高，这种方法成本很低，而且很方便[13]。

   在这些新型材料中，SrTi1-xFexO3-δ (STFO)氧化物是非常有应用前景的一种混合电导材料，它是在SrTiO3 和SrFeO3 之间形成连续固溶体[14]。其中SrTiO3 的电导率很低，掺杂Fe 后，其电导率升高；SrFeO3在高温空气中会发生相变并生成Sr2Fe2O5，但是通过在SrFeO3 中掺入Ti可以提高其结构稳定性，获得同时具有较高氧离子和电子电导率的钙钛矿结构氧化物材料。

   较高的混合电导性能使得STFO被广泛用于透氧膜、氧传感器以及SOFC阴极材料的研究之中[15]。而且与传统稀土元素(如La、Pr、Sm 等)掺杂的SOFC电极材料相比，STFO 钙钛矿氧化物中没有稀土金属或贵金属存在，其制备成本更低，对环境更加友好。

1.4 研究内容

   本实验选用STF和STFN两种材料。采用固相合成法，通过混合、球磨、煅烧等过程合成阳极所用的材料，通过对比XRD、电导率以及交流阻抗等来研究其作为SOFC阳极时的性能。同时，还研究了采用STF和STFN作为阳极支撑体和阳极功能层来构建陶瓷阳极支撑电池。

2 实验材料与方法

2.1 实验原料及实验设备

2.1.1 实验原料

实验所需原料见表2.1：

表2.1 实验原料

名称 分子式 纯度

梅特勒-托利多仪器有限公司 QM-3SP2

2.2 阳极的制备

2.2.1 原料计算

两种粉体STF和STFN各制备0.12mol，根据原料的相对原子质量和化学计量比，可以计算出所需原料SrCO3、TiO2、Fe2O3、Ni(NO3)2·6H2O的质量,如表2.3所示：

表2.3样品固相合成原料组成表

           SrCO3(g）         TiO2（g）   Fe2O3（g） Ni(NO3)2·6H2O（g）

原子量        147.6289STF           17.3616STFN          15.9439    79.8659       159.6882

2.2.2 称量、球磨及干燥

根据以上计算结果，用电子天平准确称取各原料（精确到小数点后三位），放入干净的球磨罐中，加入适量的氧化锆球和无水乙醇，用行星式球磨机球磨24h，转速为300r/min。球磨结束后，将球磨罐中含有原料的液体分别倒入干净的大烧杯中，用带孔的铝箔罩住烧杯口，在80℃烘箱中烘干，最后将烧杯中的样品捣碎取出，用研钵稍加研磨。粉体一式三份。

2.2.3 煅烧    

将上述粉体置于氧化铝坩埚内，分别在900℃、1000℃和1100℃下煅烧，程序为3℃/min升温到800℃，在800℃保温2h将粉体中的硝酸盐和碳酸盐全部分解为氧化物，然后3℃/min升温到1200℃，并在1200℃下保温10h，再3℃/min降温至400℃后自然降温。将烧结后的粉体取出，此时粉体由砖红色变为黑色，将粉体置于干净的球磨罐中，再次球磨48h并干燥后，置于干净的样品瓶中，贴上标签备用。

将一部分STF、STFN样品粉末与GDC粉末按照1:1的比例混合，一样装入干净的样品瓶中，贴标签备用。

2.2.4 阳极支撑体的制备

将STF和STFN的粉体与微晶纤维素按照7:3的比例混合，然后将混合好的粉末称取0.6g倒入压片的模具中，然后放入压片机中，在4-6MPa的压力下保持一分钟，取出备用。将压好的样片置于高温炉中煅烧，温度为1170℃。

压片机外观如图2.1所示：

图2.1 压片机压好的样片如图2.2所示：

图2.2压好的样片

2.2.5 阳极功能层和电解质层的制备

分别称量2g的不同温度下煅烧的STFN粉体和2g的GDC粉体，量取33ml的异丙醇、11ml的乙醇，加入一定量的氧化锆球，充分混合，球磨两天。