[发明专利]一种具有择优取向的掺杂氧化铈催化薄膜及其制备和应用

权利要求书

1.一种具有择优取向的掺杂氧化铈催化薄膜，其特征在于：在阳极支撑的阳极/氧化锆基电解质，阳极/氧化铈基电解质膜电极基底上，或者阴极支撑的阴极/氧化锆基电解质薄膜、阴极/氧化铈基电解质膜电极基底上磁控反应溅射具有择优暴露晶面的掺杂氧化铈催化薄膜，其溅射参数为：靶基距为5-9cm，基片台的转速在1-20圈/分钟，溅射气压为0.1Pa-1.5Pa，溅射功率密度P＝3-12W/cm²,氧气流量与氩气流量之比为1/2-1/20，溅射基底温度在30-800℃，通过改变靶基距、基片台的转速、溅射气压、溅射功率密度、氧气流量与氩气流量之比、溅射基底温度可以实现沉积择优暴露(111)、(110)或(100)晶面的掺杂氧化铈薄膜；

氧化铈基催化薄膜具有择优暴露晶面；氧化铈基催化薄膜材料为Ln_xCe_1-xO₂-d，Ln为Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb中的一种，0≤x≤0.5；0≤d≤0.2；或者为Ln_xB_yCe_1-x-yO_2-d，其中Ln为Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb中的一种，B为Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb、La、Sm、Gd、Y、Mn中的一种，0≤x≤0.3；0≤y≤0.2；0≤d≤0.2。

2.按照权利要求1所述的掺杂氧化铈催化薄膜，其特征在于：所述掺杂氧化铈催化薄膜总厚度在1纳米-8微米之间。

3.按照权利要求1所述的掺杂氧化铈催化薄膜，其特征在于：所述掺杂氧化铈催化薄膜总厚度为6纳米-5微米之间。

4.一种按照权利要求1所述的掺杂氧化铈催化薄膜，其特征在于：掺杂氧化铈薄膜采用磁控反应溅射的方法制备。

5.按照权利要求4所述的掺杂氧化铈催化薄膜的制备方法，其特征在于：磁控溅射所用靶材为相应比例组分的铈基合金靶材；所述相应比例组分是指与氧化铈基薄膜中金属元素的比例组分，具体的组成如下：Ln_xCe_1-x，其中Ln为Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb中的一种，0≤x≤0.5；或者Ln_xB_yCe_1-x-y，其中Ln为Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb中的一种，B为Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb、La、Sm、Gd、Y、Mn中的一种，0≤x≤0.3；0≤y≤0.2；在阳极支撑的阳极/氧化锆基电解质，阳极/氧化铈基电解质膜电极基底上，或者阴极支撑的阴极/氧化锆基电解质薄膜、阴极/氧化铈基电解质膜电极基底上磁控反应溅射具有择优暴露晶面的掺杂氧化铈催化薄膜，其溅射参数为：靶基距为5-9cm，基片台的转速在1-20圈/分钟，溅射气压为0.1Pa-1.5Pa，溅射功率密度P＝3-12W/cm²,氧气流量与氩气流量之比为1/2-1/20，溅射基底温度在30-800℃，通过改变靶基距、基片台的转速、溅射气压、溅射功率密度、氧气流量与氩气流量之比、溅射基底温度可以实现沉积择优暴露(111)、(110)或(100)晶面的掺杂氧化铈薄膜。

6.一种权利要求1所述的掺杂氧化铈催化薄膜的应用，其特征在于：所述的掺杂氧化铈催化薄膜在氧化锆基电解质上作为电极使用，或作为催化层使用。