專(zhuān)利名稱(chēng)：一種BaCeO<sub>3</sub>體系高溫質(zhì)子導(dǎo)體薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種BaCe03體系高溫質(zhì)子導(dǎo)體薄膜的制備方法，屬于薄膜 制備及應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自80年代Iwaraha等發(fā)現(xiàn)摻雜的BaCeO3體系具有相當(dāng)高的電導(dǎo)率 (cj8o。t^20mS/cm)以來(lái)，引起了人們的極大興趣并進(jìn)行了廣泛研究，BaCe03 體系固體電解質(zhì)在氫及含氫化合物傳感器、燃料電池、氫分離及氫泵、水 蒸氣電解制氫及水蒸氣泵、有機(jī)合成加氫和脫氫等方面具有廣泛的應(yīng)用前
旦 豕。
由于質(zhì)子導(dǎo)電膜的氫滲透速率與膜的厚度成反比，因此制備超薄的、 在高溫下結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定的質(zhì)子導(dǎo)電膜對(duì)提高質(zhì)子膜的導(dǎo)電率有很大的 幫助。目前制備摻雜的BaCe03高溫質(zhì)子導(dǎo)體主要方法是通過(guò)將所制備 得到的粉體進(jìn)行燒結(jié)成膜的方法制備，此種方法制備的高溫質(zhì)子導(dǎo)體具有 較大的厚度，但由于元素的擴(kuò)散率與導(dǎo)體的厚度成反比，因此該種具有較 大厚度的膜制約了氫元素的擴(kuò)散速度。所以高溫質(zhì)子導(dǎo)體電導(dǎo)率仍相對(duì)偏 低，離工業(yè)化應(yīng)用還有很大的差距，因此提高質(zhì)子傳導(dǎo)速率成為一個(gè)重要 的研究?jī)?nèi)容。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提出一種能有效控制BaCe03體系高溫質(zhì)子導(dǎo)體 薄膜厚度的制備方法，以此獲得使用性能更為理想的BaCe03導(dǎo)電膜。
這種BaCe03體系高溫質(zhì)子導(dǎo)電膜的制備方法，其特征在于它是采 用射頻濺射法將BaCei.xYx03.a粉體濺射到多孔陶瓷基體上獲得厚度在 lpm-lOOpm厚度的高溫質(zhì)子導(dǎo)體導(dǎo)電薄膜。
所述的BaCet-xYx03-a粉體由BaC03、 Ce02、 丫203三種原料通過(guò)固相 反應(yīng)合成；首先將三種原料BaC03、 Ce02、 Y203按摩爾比1:1-X:X進(jìn)行配 比，其中0.02<X<0.3;并將混合料在常溫下進(jìn)行濕法球磨、獲得平均粒 徑在400目以下的粉體，而后將混合粉體干燥后放入高溫爐中，在 1000-150(TC焙燒10-20h即制得可用于濺射制膜用的BaCeLxYxO^粉體； 其后將制備得到BaCeLxYx03.a粉體壓制成濺射儀所適宜的片狀后，在 1300-1600 。C燒結(jié)制得符合濺射儀要求的BaCeLxYx03.a陶瓷靶材。
濺射時(shí)所用濺射儀的功率為50 200W，濺射時(shí)間為30min 10h。
所述陶瓷基體為孔隙率為20 40%的多孔陶瓷。
根據(jù)以上技術(shù)方案提出的這種BaCe03體系高溫質(zhì)子導(dǎo)電膜的方法， 通過(guò)射頻濺射法將己制備的BaCeLxYx03.a濺射到陶瓷基體上，制作厚度在 10(Him以下的高導(dǎo)電性能的BaCe03體系高溫質(zhì)子導(dǎo)體薄膜，不僅為相關(guān) 行業(yè)提供了高性能的薄膜材料，同時(shí)也為促進(jìn)該材料的工業(yè)化應(yīng)用提供了 技術(shù)支持。
具體實(shí)施例方式
4以下給出本發(fā)明的實(shí)施例，并結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
本發(fā)明提出的這種BaCe03體系高溫質(zhì)子導(dǎo)電膜的方法，它是對(duì)現(xiàn)有 高溫?zé)Y(jié)成膜法制備BaCe03體系高溫質(zhì)子導(dǎo)電膜的一種創(chuàng)造性改進(jìn)，其 特征在于它是采用射頻濺射法將BaCe卜xYx03i原料濺射到多孔陶瓷基 體上獲得厚度在lum-100um的高溫質(zhì)子導(dǎo)電薄膜。
所述的BaCe卜xYx03i粉體由BaC03、 Ce〇2、 ￥2〇3三種原料通過(guò)固 相反應(yīng)合成。首先將三種原料BaC〇3、 Ce〇2、 丫203按摩爾比1:1-X:X (X=0.02-0.3)進(jìn)行配比，并將三種原料在常溫下進(jìn)行濕法球磨使其混 合均勻(平均粒徑在400目以下)，而后將混合粉體干燥后放入高溫爐中 在1000-150CTC焙燒10-20h即制得BaCe!-xYx03—a粉體。
將制備得到BaCe卜xYx031粉體按照濺射儀要求壓片至所需要形狀 后，在1300-160CTC燒結(jié)制得符合濺射儀要求的BaCeiL-xYx03-a陶瓷靶 材。
采用射頻濺射法濺射，靶材為按前文所述制備的BaCe^xYx03i陶瓷 耙材，基體為多孔陶瓷(孔隙率為20-40%),濺射功率50-200W，濺射 時(shí)間30min-10h，濺射制得BaCe卜xYx03-a高溫質(zhì)子導(dǎo)體薄膜。
由于質(zhì)子導(dǎo)電膜要承受氣體的壓力，強(qiáng)度不能過(guò)小，而非常薄的膜會(huì) 導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度低。本技術(shù)方案將所制備的BaCeHYx03i粉體燒結(jié)制得靶 材后，用射頻濺射法濺射至多孔陶瓷載體上，形成質(zhì)子導(dǎo)電層。依靠這種 依附于多孔陶瓷基體上的薄膜狀導(dǎo)電層形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)層，既達(dá)到通過(guò)顯 著降低質(zhì)子導(dǎo)電層的厚度來(lái)提高膜的透量，同時(shí)又克服由于膜層過(guò)薄而存 在的強(qiáng)度低的缺陷。這樣才可能使BaCe03體系高溫質(zhì)子導(dǎo)體薄膜真正廣泛地應(yīng)用于氫及含氫化合物傳感器、燃料電池、氫分離及氫泵、水蒸氣 電解制氫及水蒸氣泵、有機(jī)合成加氫和脫氫等技術(shù)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1、一種BaCeO3體系高溫質(zhì)子導(dǎo)體薄膜的制備方法，其特征在于它采用射頻濺射法將BaCe1-XYXO3-α粉體濺射到多孔陶瓷基體上獲得厚度在1μm-100μm厚度的高溫質(zhì)子導(dǎo)體導(dǎo)電薄膜。
2、 一種BaCe03體系高溫質(zhì)子導(dǎo)體薄膜的方法，其特征在于所述的 BaCeLxYx03.a粉體由BaC03、 Ce02、 Y203三種原料通過(guò)固相反應(yīng)合成； 首先將三種原料BaC03、 Ce02、 丫203按摩爾比1:1-X:X進(jìn)行配比，其中 0.02<X<0.3;并將混合料在常溫下進(jìn)行濕法球磨、獲得平均粒徑在400 目以下的粉體，而后將混合粉體干燥后放入高溫爐中在1000-150(TC焙燒 10-20h即制得可用于濺射制膜用的BaCeLxYx03—a粉體；其后將制備得到 BaCeLxYx03-a粉體壓制成濺射儀所適宜的片狀后，在1300-1600。C燒結(jié)制 得符合濺射儀要求的BaCeLxYxOk陶瓷靶材。
3、 一種BaCe03體系高溫質(zhì)子導(dǎo)體薄膜的方法，其特征在于濺射時(shí) 所用濺射儀的功率為50 200W，濺射時(shí)間為30min 10h。
全文摘要
一種射頻濺射法制備BaCeO<sub>3</sub>體系高溫質(zhì)子導(dǎo)體薄膜的方法，屬于薄膜制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用磁控濺射法制備BaCe<sub>1-X</sub>Y<sub>X</sub>O<sub>3-α</sub>高溫質(zhì)子導(dǎo)體薄膜。即按照按摩爾比1∶1-X∶X(X＝0.02-0.3)混合BaCO<sub>3</sub>、CeO<sub>2</sub>、Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>等原料物。采用固相反應(yīng)法制備BaCe<sub>1-X</sub>Y<sub>X</sub>O<sub>3-α</sub>粉體。將制備粉體燒結(jié)制得符合濺射儀要求的陶瓷靶材。采用射頻濺射法，用多孔材料為基體，濺射制備得到BaCe<sub>1-X</sub>Y<sub>X</sub>O<sub>3-α</sub>高溫質(zhì)子導(dǎo)體薄膜。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于采用射頻濺射法制備BaCe<sub>1-X</sub>Y<sub>X</sub>O<sub>3-α</sub>高溫質(zhì)子導(dǎo)體薄膜，該方法能直接濺射制備得到BaCe<sub>1-X</sub>Y<sub>X</sub>O<sub>3-α</sub>高溫質(zhì)子導(dǎo)體薄膜，能夠制得具有較薄厚度的薄膜，從而能提高其氫的透量。
文檔編號(hào)C04B41/85GK101445395SQ20081020736
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者亮 何 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)