一種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，具體來說是一種二氧化鈰膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]由于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。本發明采用陽極氧化法和熱處理法制備兩面為多納米直孔中間為致密的二氧化鈰膜。
【發明內容】
[0003]針對現有技術中的上述技術問題，本發明提供了一種二氧化鈰膜的制備方法，所述的這種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]本發明提供了一種二氧化鈰膜的制備方法，包括如下步驟:
(1)在乙二醇中加入水、堿，制成電解液；其中堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、或者氨水中的一種或兩種以上組成的混合物，在乙二醇中，水的濃度為10~400g/L、堿的濃度為
2.5~400g/L ；
(2)用無水乙醇潤濕的碳化硅水砂紙對厚度為0.1-0.3mm的鈰片進行打磨并用無水乙醇清洗干凈，用0.5~2 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；
(3)以鉑或鉛為陰極，將待陽極氧化的鈰片為陽極，放入電解液中陽極氧化，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4~20h，陽極氧化完畢后，陽極氧化件用水沖洗，風干；
(4)將陽極氧化件放入馬弗爐內，以0.4-0.60C /min程序升溫至320?800°C，在320?800°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二氧化鈰膜。
[0005]進一步的，在乙二醇中還添加有鹽，在乙二醇中，鹽的濃度為l~350g/L ;
所述的鹽為氟化物、碳酸鹽、草酸鹽、磷酸鹽中的一種或兩種以上組成的混合物；
其中，氟化物為氟化銨、氟化鈉、或者氟化鉀中的一種或兩種以上組成的混合物；碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸銨、或者碳酸氫銨中的一種或兩種以上組成的混合物；草酸鹽為草酸鈉、草酸氫鈉、草酸鉀、草酸氫鉀、草酸銨、或者草酸氫銨中的一種或兩種以上組成的混合物；磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸鉀、磷酸氫鉀、磷酸銨、或者磷酸氫銨中的一種或兩種以上組成的混合物。
[0006]進一步的，所述的電解液由堿、水、鹽、乙二醇組成，所述的堿為氫氧化鈉，所述的鹽為氟化錢，水、氫氧化鈉、氟化錢和乙二醇的質量體積比為1g:2.5g:lg:975mL。
[0007]進一步的，所述的電解液由堿、水、鹽、乙二醇組成，所述的堿由氫氧化鉀和氨水組成，所述的鹽由碳酸鈉和草酸鈉組成，水、氫氧化鉀、氨水、碳酸鈉、草酸鈉和乙二醇的質量體積比為 400g:200g:200g:150g:200g:375mLo
[0008]進一步的，所述的電解液由堿、水、乙二醇組成，所述的堿為氨水，水、氨水和乙二醇的質量體積比為200g:200g:575mL。
[0009]進一步的，鋪片的厚度為0.2mm。
[0010]進一步的，用I μπι的金剛石噴霧拋光劑噴在絨布上。
[0011]本發明制備出了兩面為多納米直孔中間為致密的二氧化鈰膜。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11?97 μπι。
[0012]本發明和已有技術相比，其技術進步是顯著的。本發明可通過控制鈰箔的陽極氧化時間，從而可控制二氧化鈰膜薄膜的厚度。
[0013]
【具體實施方式】
[0014]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。
[0015]實施例1
在2L的燒杯中加入1g水、2.5g氫氧化鈉、Ig氟化錢，加975mL乙二醇溶解形成水-氫氧化鈉-氟化銨-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待陽極氧化的鈰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4h，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800°C，在800°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11 μ m。
[0016]
實施例2
在2L的燒杯中加入400g水、200g氫氧化鉀、200g氨水、150g碳酸鈉、200g草酸鈉，加375mL乙二醇溶解形成水-氫氧化鉀-氨水-碳酸鈉-草酸鈉-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
2ym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20h，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 μπι。
[0017]
實施例3
在2L的燒杯中加入200g水、200g氨水，加575mL乙二醇溶解形成水-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63 μπι。
[0018]以上所述僅是本發明的實施方式的舉例，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種二氧化鈰膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)在乙二醇中加入水、堿，制成電解液；其中堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、或者氨水中的一種或兩種以上組成的混合物，在乙二醇中，水的濃度為10~400g/L、堿的濃度為2.5~400g/L ； (2)用無水乙醇潤濕的碳化硅水砂紙對厚度為0.1-0.3mm的鈰片進行打磨并用無水乙醇清洗干凈，用0.5~2 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； (3)以鉑或鉛為陰極，將待陽極氧化的鈰片為陽極，放入電解液中陽極氧化，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4~20h，陽極氧化完畢后，陽極氧化件用水沖洗，風干； (4)將陽極氧化件放入馬弗爐內，以0.4-0.60C /min程序升溫至320?800°C，在320?800°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二氧化鈰膜。2.根據權利要求1所述的一種二氧化鈰膜的制備方法，其特征在于:在乙二醇中還添加有鹽，在乙二醇中，鹽的濃度為l~350g/L ; 所述的鹽為氟化物、碳酸鹽、草酸鹽、磷酸鹽中的一種或兩種以上組成的混合物； 其中，氟化物為氟化銨、氟化鈉、或者氟化鉀中的一種或兩種以上組成的混合物；碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸銨、或者碳酸氫銨中的一種或兩種以上組成的混合物；草酸鹽為草酸鈉、草酸氫鈉、草酸鉀、草酸氫鉀、草酸銨、或者草酸氫銨中的一種或兩種以上組成的混合物；磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸鉀、磷酸氫鉀、磷酸銨、或者磷酸氫銨中的一種或兩種以上組成的混合物。3.根據權利要求1所述的一種二氧化鈰膜的制備方法，其特征在于:所述的電解液由堿、水、鹽、乙二醇組成，所述的堿為氫氧化鈉，所述的鹽為氟化銨，水、氫氧化鈉、氟化銨和乙二醇的質量體積比為1g:2.5g:lg:975mLo4.根據權利要求1所述的一種二氧化鈰膜的制備方法，其特征在于:所述的電解液由堿、水、鹽、乙二醇組成，所述的堿由氫氧化鉀和氨水組成，所述的鹽由碳酸鈉和草酸鈉組成，水、氫氧化鉀、氨水、碳酸鈉、草酸鈉和乙二醇的質量體積比為400g:200g:200g:150g:200g:375mL05.根據權利要求1所述的一種二氧化鈰膜的制備方法，其特征在于:所述的電解液由堿、水、乙二醇組成，所述的堿為氨水，水、氨水和乙二醇的質量體積比為200g:200g:575mL0
【專利摘要】本發明一種二氧化鈰膜的制備方法，在乙二醇中加入水、堿、或再加鹽，制成電解液；用無水乙醇潤濕的碳化硅水砂紙對鈰片進行打磨并用無水乙醇清洗干凈，用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；以鉑或鉛為陰極，將待陽極氧化的鈰片為陽極，放入電解液中陽極氧化，陽極氧化完畢后，陽極氧化件用水沖洗，風干；將陽極氧化件放入馬弗爐內焙燒，冷至室溫，取出得到兩面為多納米直孔中間為致密的二氧化鈰膜。本發明可通過控制鈰箔的陽極氧化時間，從而可控制二氧化鈰膜薄膜的厚度。
【IPC分類】C25D11/34
【公開號】CN105088317
【申請號】CN201510503095
【發明人】劉小珍, 夏樂天, 陳捷
【申請人】上海應用技術學院
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月17日