一种BaCeO3体系高温质子导体薄膜的制备方法技术

一种射频溅射法制备ＢａＣｅＯ↓［３］体系高温质子导体薄膜的方法，属于薄膜制备及应用技术领域。本发明专利技术采用磁控溅射法制备ＢａＣｅ↓［１－Ｘ］Ｙ↓［Ｘ］Ｏ↓［３－α］高温质子导体薄膜。即按照按摩尔比１∶１－Ｘ∶Ｘ（Ｘ＝０．０２－０．３）混合ＢａＣＯ↓［３］、ＣｅＯ↓［２］、Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］等原料物。采用固相反应法制备ＢａＣｅ↓［１－Ｘ］Ｙ↓［Ｘ］Ｏ↓［３－α］粉体。将制备粉体烧结制得符合溅射仪要求的陶瓷靶材。采用射频溅射法，用多孔材料为基体，溅射制备得到ＢａＣｅ↓［１－Ｘ］Ｙ↓［Ｘ］Ｏ↓［３－α］高温质子导体薄膜。本发明专利技术的创新点在于采用射频溅射法制备ＢａＣｅ↓［１－Ｘ］Ｙ↓［Ｘ］Ｏ↓［３－α］高温质子导体薄膜，该方法能直接溅射制备得到ＢａＣｅ↓［１－Ｘ］Ｙ↓［Ｘ］Ｏ↓［３－α］高温质子导体薄膜，能够制得具有较薄厚度的薄膜，从而能提高其氢的透量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种BaCe03体系高温质子导体薄膜的制备方法，属于薄膜 制备及应用领域。
技术介绍
自80年代Iwaraha等发现掺杂的BaCeO3体系具有相当高的电导率 (cj8o。t^20mS/cm)以来，引起了人们的极大兴趣并进行了广泛研究，BaCe03 体系固体电解质在氢及含氢化合物传感器、燃料电池、氢分离及氢泵、水 蒸气电解制氢及水蒸气泵、有机合成加氢和脱氢等方面具有广泛的应用前旦 豕。由于质子导电膜的氢渗透速率与膜的厚度成反比，因此制备超薄的、 在高温下结构和性能稳定的质子导电膜对提高质子膜的导电率有很大的 帮助。目前制备掺杂的BaCe03高温质子导体主要方法是通过将所制备 得到的粉体进行烧结成膜的方法制备，此种方法制备的高温质子导体具有 较大的厚度，但由于元素的扩散率与导体的厚度成反比，因此该种具有较 大厚度的膜制约了氢元素的扩散速度。所以高温质子导体电导率仍相对偏 低，离工业化应用还有很大的差距，因此提高质子传导速率成为一个重要 的研究内容。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提出一种能有效控制BaCe03体系高温质子导体 薄膜厚度的制备方法，以此获得使用性能更为理想的BaCe03导电膜。这种BaCe03体系高温质子导电膜的制备方法，其特征在于它是采 用射频溅射法将BaCei.xYx03.a粉体溅射到多孔陶瓷基体上获得厚度在 lpm-lOOpm厚度的高温质子导体导电薄膜。所述的BaCet-xYx03-a粉体由BaC03、 Ce02、 丫203三种原料通过固相 反应合成；首先将三种原料BaC03、 Ce02、 Y203按摩尔比1:1-X:X进行配 比，其中0.02<X<0.3;并将混合料在常温下进行湿法球磨、获得平均粒 径在400目以下的粉体，而后将混合粉体干燥后放入高温炉中，在 1000-150(TC焙烧10-20h即制得可用于溅射制膜用的BaCeLxYxO^粉体； 其后将制备得到BaCeLxYx03.a粉体压制成溅射仪所适宜的片状后，在 1300-1600 。C烧结制得符合溅射仪要求的BaCeLxYx03.a陶瓷靶材。溅射时所用溅射仪的功率为50 200W，溅射时间为30min 10h。所述陶瓷基体为孔隙率为20 40%的多孔陶瓷。根据以上技术方案提出的这种BaCe03体系高温质子导电膜的方法， 通过射频溅射法将己制备的BaCeLxYx03.a溅射到陶瓷基体上，制作厚度在 10(Him以下的高导电性能的BaCe03体系高温质子导体薄膜，不仅为相关 行业提供了高性能的薄膜材料，同时也为促进该材料的工业化应用提供了 技术支持。具体实施例方式4以下给出本专利技术的实施例，并结合实施例进一步阐述本专利技术。本专利技术提出的这种BaCe03体系高温质子导电膜的方法，它是对现有 高温烧结成膜法制备BaCe03体系高温质子导电膜的一种创造性改进，其 特征在于它是采用射频溅射法将BaCe卜xYx03i原料溅射到多孔陶瓷基 体上获得厚度在lum-100um的高温质子导电薄膜。所述的BaCe卜xYx03i粉体由BaC03、 Ce〇2、 ￥2〇3三种原料通过固 相反应合成。首先将三种原料BaC〇3、 Ce〇2、 丫203按摩尔比1:1-X:X (X=0.02-0.3)进行配比，并将三种原料在常温下进行湿法球磨使其混 合均匀(平均粒径在400目以下)，而后将混合粉体干燥后放入高温炉中 在1000-150CTC焙烧10-20h即制得BaCe!-xYx03—a粉体。将制备得到BaCe卜xYx031粉体按照溅射仪要求压片至所需要形状 后，在1300-160CTC烧结制得符合溅射仪要求的BaCeiL-xYx03-a陶瓷靶 材。采用射频溅射法溅射，靶材为按前文所述制备的BaCe^xYx03i陶瓷 耙材，基体为多孔陶瓷(孔隙率为20-40%),溅射功率50-200W，溅射 时间30min-10h，溅射制得BaCe卜xYx03-a高温质子导体薄膜。由于质子导电膜要承受气体的压力，强度不能过小，而非常薄的膜会 导致机械强度低。本技术方案将所制备的BaCeHYx03i粉体烧结制得靶 材后，用射频溅射法溅射至多孔陶瓷载体上，形成质子导电层。依靠这种 依附于多孔陶瓷基体上的薄膜状导电层形成的复合结构层，既达到通过显 著降低质子导电层的厚度来提高膜的透量，同时又克服由于膜层过薄而存 在的强度低的缺陷。这样才可能使BaCe03体系高温质子导体薄膜真正广泛地应用于氢及含氢化合物传感器、燃料电池、氢分离及氢泵、水蒸气 电解制氢及水蒸气泵、有机合成加氢和脱氢等
权利要求1、一种BaCeO3体系高温质子导体薄膜的制备方法，其特征在于它采用射频溅射法将BaCe1-XYXO3-α粉体溅射到多孔陶瓷基体上获得厚度在1μm-100μm厚度的高温质子导体导电薄膜。2、 一种BaCe03体系高温质子导体薄膜的方法，其特征在于所述的 BaCeLxYx03.a粉体由BaC03、 Ce02、 Y203三种原料通过固相反应合成； 首先将三种原料BaC03、 Ce02、 丫203按摩尔比1:1-X:X进行配比，其中 0.02<X<0.3;并将混合料在常温下进行湿法球磨、获得平均粒径在400 目以下的粉体，而后将混合粉体干燥后放入高温炉中在1000-150(TC焙烧 10-20h即制得可用于溅射制膜用的BaCeLxYx03—a粉体；其后将制备得到 BaCeLxYx03-a粉体压制成溅射仪所适宜的片状后，在1300-1600。C烧结制 得符合溅射仪要求的BaCeLxYxOk陶瓷靶材。3、 一种BaCe03体系高温质子导体薄膜的方法，其特征在于溅射时 所用溅射仪的功率为50 200W，溅射时间为30min 10h。全文摘要一种射频溅射法制备BaCeO₃体系高温质子导体薄膜的方法，属于薄膜制备及应用
本专利技术采用磁控溅射法制备BaCe_1-XY_XO_3-α高温质子导体薄膜。即按照按摩尔比1∶1-X∶X(X＝0.02-0.3)混合BaCO₃、CeO₂、Y₂O₃等原料物。采用固相反应法制备BaCe_1-XY_XO_3-α粉体。将制备粉体烧结制得符合溅射仪要求的陶瓷靶材。采用射频溅射法，用多孔材料为基体，溅射制备得到BaCe_1-XY_XO_3-α高温质子导体薄膜。本专利技术的创新点在于采用射频溅射法制备BaCe_1-XY_XO<sub>本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＢａＣｅＯ↓［３］体系高温质子导体薄膜的制备方法，其特征在于：它采用射频溅射法将ＢａＣｅ↓［１－Ｘ］Ｙ↓［Ｘ］Ｏ↓［３－α］粉体溅射到多孔陶瓷基体上获得厚度在１μｍ－１００μｍ厚度的高温质子导体导电薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何亮，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]