一種稀土摻雜二氧化鈰膜的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料學領域，涉及一種二氧化鈰膜，具體來說是一種稀土摻雜二氧化鈰膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]由于摻雜二氧化鈰具有高的儲氧能力和氧離子導電性能，可用于固體氧化物燃料電池的電解質。目前固體氧化物燃料電池的電解質通常支撐在電極上尤其是陽極上，現有絲網印刷法、流延法、共壓法、旋轉涂覆法、浸漬涂覆法、溶膠-凝膠成膜法、噴霧分解法等。這些薄膜制備技術在電解質的制備與應用過程中得到了很大的發展，但仍存在著一定的不足，如電解質薄膜厚度的可控性、附著力以及通常需在100tC以上燒結并燒成時出現缺陷等。
【發明內容】
[0003]針對現有技術中的上述技術問題，本發明提供了一種稀土摻雜二氧化鈰膜的制備方法，所述的這種稀土摻雜二氧化鈰膜的制備方法解決了現有技術的電解質薄膜厚度、附著力不可控，而且燒結時容易出現缺陷的技術問題。
[0004]本發明提供了一種稀土摻雜二氧化鈰膜的制備方法，包括如下步驟:
(1)將稀土氧化物溶于硝酸中，配制成稀土鹽溶液；
其中稀土氧化物為鑭、鋪、鐠、釹、釤、銪、IL、鋪、鏑、鈥、鉺、鎊、鐿、镥、乾、鈧稀土氧化物中的一種或一種以上的稀土氧化物的混合物；稀土鹽溶液中稀土的濃度為300?500g/L ；
(2)用氨水溶液調節上述稀土鹽溶液的pH值為6.3?7.8，加乙二醇，在攪拌下加氨水，制成電解液；在乙二醇中，氨水的濃度為2.5~400g/L、稀土鹽的濃度為30~50g/L ;
(3)用無水乙醇潤濕的碳化硅水砂紙對厚度為0.1-0.3mm鈰片進行打磨并用無水乙醇清洗干凈，用0.5-1.5 μπι的金剛石噴霧拋光劑噴在絨布上，將鈰片在有金剛石噴霧拋光劑的絨布上拋光直至為鏡面，將拋光后的鈰片放入無水乙醇液中超聲清洗；
(4)將待陽極氧化的鈰片放入電解液中陽極氧化，陰極為鉑或鉛，鈰片為陽極，陽極氧化的工藝條件為電流密度8?200mA/dm2、氧化溫度O?20°C、攪拌轉速100?600rpm，氧化時間3?17h，陽極氧化完畢后，陽極氧化件用水沖洗，風干；
(5)將陽極氧化件放入馬弗爐內，以0.4'0.6°C /min程序升溫至320?800°C，在320?400°C焙燒0.5?2 h,冷至室溫，取出得到兩面為多納米直孔中間為致密的稀土摻雜二氧化鈰膜。
[0005]進一步的，鋪片的厚度為0.2mm。
[0006]進一步的，用I μπι的金剛石噴霧拋光劑噴在絨布上。
[0007]進一步的，所述的稀土氧化物為氧化鑭、氧化釤、氧化釹、氧化镥、氧化釓、氧化銪、氧化鋱、或者氧化鐠中的任意一種。
[0008]本發明制備出了兩面為多納米直孔中間為致密的稀土摻雜二氧化鈰膜。采用Fisher MPO測厚儀測定兩面多納米直孔的孔長分別為15?97 μ m。采用Bruker AXSMicroanalysis GmbH能譜儀測定稀土摻雜二氧化鋪膜中稀土的含量按質量百分比計算為
5.2 ?27.1%。
[0009]本發明和已有技術相比，其技術進步是顯著的。本發明采用陽極氧化法和熱處理法制備了兩面為多納米直孔中間為致密的稀土摻雜二氧化鈰膜。本發明可通過控制鈰箔的陽極氧化時間，從而可控制稀土摻雜二氧化鈰膜薄膜的厚度。
【具體實施方式】
[0010]下面通過具體實施例對本發明進一步闡述，但并不限制本發明。
[0011]實施例1
稱取35.1840g氧化鑭于10mL小燒杯中，在攪拌下加50mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至10mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中鑭濃度為300g/L0在2L的燒杯中加入上述鑭濃度為300g/L的溶液lOOmL，用氨水溶液調節溶液pH值為7.8，加785mL乙二醇，在攪拌下加2.5g氨水，溶解形成硝酸鑭-氨水-乙二醇混合溶液，移入IL容量瓶中，用乙二醇稀釋至刻度，制得電解液。用無水乙醇潤濕的碳化硅水砂紙對10mmX 10mmX0.1mm待陽極氧化的鋪箔進行打磨并用無水乙醇清洗干凈，用
0.5 μπι的金剛石噴霧拋光劑噴在絨布上，將鈰片在有金剛石噴霧拋光劑的絨布上拋光直至為鏡面。將拋光后的鈰箔放入無水乙醇液中超聲清洗。將上述電解液轉入2L的燒杯中，將上述10mmX 10mmX0.1mm的待陽極氧化鋪箔放入電解液中并為陽極，陰極為150mmX 150mmX0.5mm的鈾板，磁力攪拌，攪拌轉速為lOOrpm，電流密度為8mA/dm2，氧化溫度0°C，氧化時間3h，取出陽極氧化件，用去離子水沖洗凈，風干，放入坩禍中，放入馬弗爐內，以0.5°C/min程序升溫至400°C，在400°C焙燒0.5 h。冷至室溫，取出得到兩面為多納米直孔中間為致密的鑭摻雜二氧化鈰膜。采用Fisher公司生產的MPO測厚儀測定兩面多納米直孔的孔長分別為15 μ m。采用Bruker AXS Microanalysis GmbH能譜儀測定鑭摻雜二氧化鈰膜中鑭的含量按質量百分比計算為5.2%。
[0012]
實施例2
稱取57.9800g氧化釤于200mL小燒杯中，在攪拌下加80mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至10mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中釤濃度為500g/L0在2L的燒杯中加入上述釤濃度為500g/L的溶液lOOmL，用氨水溶液調節溶液pH值為6.9，加375mL乙二醇，在攪拌下加400g氨水，溶解形成硝酸釤_氨水-乙二醇混合溶液，移入IL容量瓶中，用乙二醇稀釋至刻度，制得電解液。用無水乙醇潤濕的碳化硅水砂紙對10mmX 10mmX0.3mm待陽極氧化的鋪箔進行打磨并用無水乙醇清洗干凈，用
1.5 μπι的金剛石噴霧拋光劑噴在絨布上，將鈰片在有金剛石噴霧拋光劑的絨布上拋光直至為鏡面。將拋光后的鈰箔放入無水乙醇液中超聲清洗。將上述電解液轉入2L的燒杯中，將上述10mmX 10mmX0.3mm的待陽極氧化鋪箔放入電解液中并為陽極，陰極為150mmX 150mmX 2mm的鉛板，磁力攪拌，攪拌轉速為600rpm，電流密度為200mA/dm2，氧化溫度20°C，氧化時間17h，取出陽極氧化件，用去離子水沖洗凈，風干，放入坩禍中，放入馬弗爐內，以0.50C /min程序升溫至320°C，在320°C焙燒2h。冷至室溫，取出得到兩面為多納米直孔中間為致密的釤摻雜二氧化鈰膜。采用Fisher公司生產的MPO測厚儀測定兩面多納米直孔的孔長分別為97 μ m。采用Bruker AXS Microanalysis GmbH能譜儀測定釤摻雜二氧化鈰膜中釤的含量按質量百分比計算為27.1%。
[0013]
實施例3
稱取46.6560g氧化釹于200mL小燒杯中，在攪拌下加80mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至10mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中釹濃度為400g/L。稱取50.8000g氧化釔于10mL小燒杯中，在攪拌下加80mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至10mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中釔濃度為400g/L。在2L的燒杯中加入上述釹濃度為400g/L的溶液50mL和上述釔濃度為400g/L的溶液50mL，用氨水溶液調節溶液PH值為6.9，加575mL乙二醇，在攪拌下加200g氨水，溶解形成硝酸釹_硝酸釔_氨水-乙二醇混合溶液，移入IL容量瓶中，用乙二醇稀釋至刻度，制得電解液。用無水乙醇潤濕的碳化硅水砂紙對10mmX 10mmX0.2mm待陽極氧化的鈰箔進行打磨并用無水乙醇清洗干凈，用I μπι的金剛石噴霧拋光劑噴在絨布上，將鈰片在有金剛石噴霧拋光劑的絨布上拋光直至為鏡面。將拋光后的鈰箔放入無水乙醇液中超聲清洗。將上述電解液轉入2L的燒杯中，將上述10mmX 10mmX0.2mm的待陽極氧化鋪箔放入電解液中并為陽極，陰極為150mmX 150mmX0.5mm的鈾板，磁力攪拌，攪拌轉速為300rpm，電流密度為100mA/dm2，氧化溫度10°C，氧化時間10h，取出陽極氧化件，用去離子水沖洗凈，風干，放入坩禍中，放入馬弗爐內，以0.50C /min程序升溫至360°C，在360°C焙燒lh。冷至室溫，取出得到兩面為多納米直孔中間為致密的釹和乾摻雜二氧化鋪膜。采用Fisher公司生產的MPO測厚儀測定兩面多納米直孔的孔長分別為68 μ m。采用Bruker AXS Microanalysis GmbH能譜儀測定釹和釔摻雜二氧化鈰膜中釹和釔的含量按質量百分比計算分別為8.6%和6.2%。
[0014]
實施例4
稱取19.8972g氧化镥于10mL小燒杯中，在攪拌下加35mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至50mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中镥濃度為350g/L。取20.0115g氧化鉺于10mL小燒杯中，在攪拌下加35mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至50mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中鉺濃度為350g/L。在2L的燒杯中加入上述镥濃度為350g/L的溶液50mL和上述鉺濃度為350g/L的溶液50mL，用氨水溶液調節溶液PH值為6.3，加775mL乙二醇，在攪拌下加10g氨水，溶解形成硝酸镥_硝酸鉺_氨水-乙二醇混合溶液，移入IL容量瓶中，用乙二醇稀釋至刻度，制得電解液。用無水乙醇潤濕的碳化硅水砂紙對10mmX 10mmX0.2mm待陽極氧化的鈰箔進行打磨并用無水乙醇清洗干凈，用I μπι的金剛石噴霧拋光劑噴在絨布上，將鈰片在有金剛石噴霧拋光劑的絨布上拋光直至為鏡面。將拋光后的鈰箔放入無水乙醇液中超聲清洗。將上述電解液轉入2L的燒杯中，將上述10mmX 10mmX0.2mm的待陽極氧化鋪箔放入電解液中并為陽極，陰極為150mmX 150mmX 2mm的鉛板，磁力攪拌，攪拌轉速為200rpm，電流密度為50mA/dm2,氧化溫度5°C，氧化時間6h，取出陽極氧化件，用去離子水沖洗凈，風干，放