一种多孔性次毫米层与高致密性复合微米层连接的多层结构复合块材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多孔性次毫米层与高致密性复合微米层连接的多层结构复合块材的制备方法，包括制备次毫米厚度的陶瓷生胚，烧结成多孔状次毫米厚度的陶瓷基板；在多孔状次毫米厚度的陶瓷基板上形成致密化金属氧化物薄层；然后在形成下层易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层完全包覆次毫米多孔层；再制备微米级高度致密化的氧化物/盐类复合层；抛光移除部分易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层，形成毫米多孔层/易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层/高致密复合体层；最后进行还原处理，将易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层变为多孔性结构。该方法制备的多孔块材可以作为电解质基板使用时可提高电池的运转效能，并且可以降低成本。并且可以降低成本。并且可以降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔性次毫米层与高致密性复合微米层连接的多层结构复合块材的制备方法


[0001]本专利技术涉及多元结构与材料复合化的工艺制备
，具体涉及一种多孔性次毫米层与高致密性复合微米层连接的多层结构复合块材的制备方法。

技术介绍

[0002]SOFC(solid oxide feul cell)的技术在发电領域上相当具有潜力。因为电池组件的成分主要是由稳定的氧化物组成，所以运转温度可以安定在 650-1000℃下使用，且不需昂贵的白金材料作为触媒转换，使得做为催化用途的阴、阳极材料制造成本能够较为低廉。使用SOFC作为发电系统的优势包括，发电效率高，所以使用过程中NO
x
、SO
x
和HC等污染物的排放量相对较少，使得产生的CO2较容易被收集。另外，可以作为SOFC燃料的种类很多元，像是天然气、CO、H2、甲醇和煤气，甚至可以利用可燃性废气等多种燃料。SOFC 利用本身的高温运作环境，进行内部燃料重整，可使系统简化。在输出功率 0.3W/
㎝2以上，发电效率可达50-60％，SOFC排出的高温尾气与涡輪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔性次毫米层与高致密性复合微米层连接的多层结构复合块材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备次毫米厚度的陶瓷生胚，烧结成多孔状次毫米厚度的陶瓷基板，即次毫米多孔层；(2)选择一种或多种混合且易还原成金属态的金属氧化物，先将其制成金属氧化物纳米级粉体，然后配以有机物、助焊剂制成浆料溶液，再用薄膜制作工艺将浆料溶液包覆在多孔状次毫米厚度的陶瓷基板上，在多孔状次毫米厚度的陶瓷基板上形成致密化金属氧化物薄层；(3)选择一种或多种混合的金属氧化物，先将其制成金属氧化物纳米级粉体，然后配以有机物制成涂布浆料，采用涂布方式将涂布浆料涂覆在多孔状次毫米厚度的陶瓷基板一面的致密化金属氧化物薄层上，再经热处理将涂布浆料中的有机物分解移除，并烧结成多孔微米薄层，即微米级多孔层；形成下层易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层完全包覆次毫米多孔层，且易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层有一面连接微米级多孔层的结构体；(4)将下层易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层完全包覆次毫米多孔层，且易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层有一面连接微米级多孔层的结构体放入液态熔融的盐类化合物中，使液态熔融的盐类化合物完全渗入微米级多孔层中的孔隙中，形成微米级高度致密化的氧化物/盐类复合层，即高致密复合体层；(5)抛光移除与覆有高致密复合体层的易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层位置相对应的包覆次毫米多孔层一面的易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层或抛光移除除覆有高致密复合体层的以外的其它包覆在次毫米多孔层上的易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层，形成毫米多孔层/易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层/高致密复合体层，连续的3层结构体；(6)将次毫米多孔层/易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层/高致密复合体层，连续的3层结构体放入还原气氛下的高温炉内加热，使易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层中的金属氧化物还原成金属态，易还原成金属态的致密化金属氧化物薄层变为多孔性结构。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷基板的制备方法为：将金属氧化物粉体、MEK(丁酮)、乙醇、丙酮、甘油、玉米油、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、DBP(邻苯二甲酸二丁酯)、聚乙二醇(分子量4000-6000)、TEA(月桂醇硫酸酯)、Li2CO3，按照重量比为85-90:35-42:25-30:8-12:0.5-1:0.5-0.7:6-10:1.5-2:0.5-0.8:0.5-0.7:0.5-0.8的配比加入到研磨罐中，用研磨机研磨24小时，期间每1小时停止并散热30分钟，然后反向旋转研磨1小时停止并散热30分钟，以此类推，然后将研磨完成的浆料用刮刀成型机制作成次毫米厚度的陶瓷生胚，将陶瓷生胚送入烘箱，以70-90℃烘干，再以以1100-1300℃烧结成多孔状次毫米厚度的陶瓷基板；其中，所述金属氧化物粉体为电子良导体或电子/离子混合良导体金属氧化物粉体，包括但不限于：NiO、CuO、(LiNi)O
1-x
、AgO、Bi2O3、(LaSr)MnO3、(SmSr)CoO3、(LaSr)(CoFe)O3、SDC。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中所述金属氧化物纳米级粉体均采用溶解法制成，具体为：将金属化合物溶解于去离子水中后，向水溶液中加
入金属离子总摩尔数2
–
2.5倍的柠檬酸，再加入适量浓硝酸帮助溶解，配制成的水溶液用氨水调整水溶液pH值到6-7之间，然后向水溶液中加入金属离子总摩尔数2
–
2.5倍的C2H4(OH)2(乙二醇)，水溶液加热升高温度至120
–
150℃加热搅拌，持续加热直到移除60
–
80％的水分并发生乙二醇聚合化反应，使溶液呈现略微黏稠状态，升高加热温度至300
–
350℃，直到溶液自燃起火燃烧，即得纳米级金属氧化物粉体；和/或步骤(2)中所述易还原成金属态的金属氧化物为电子良导体或电子/离子混合良导体金属氧化物，包括但不限于：NiO、CuO、(LiNi)O
1-x
、AgO、Bi2O3、(LaSr)MnO3、(SmSr)CoO3、(LaSr)(CoFe)O3；和/或步骤(3)中所述金属氧化物为纯离子导体金属氧化物，包括但不限于8YSZ(8mol％Y2O3稳定的ZrO2、LSGM((LaSr)(GaMg)O3)、RDC(rare earth doped CeO2)、BYCZ((BaY)(CaZr)O3)。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述浓硝酸的加入量为投入去离子水中金属化合物金属离子总摩尔数的10
–
20％；和/或所述浓硝酸的浓度为16mol/L。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中浆料溶液的制备方法为：将纳米级金属氧化物粉体、MEK(丁酮)、乙醇、丙酮、甘油、玉米油、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、DBP(邻苯二甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：温良成，曹更玉，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：