[发明专利]一种稀土、钙、镍和铜共掺杂二氧化铈/二氧化铈膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种稀土、钙、镍和铜共掺杂二氧化铈/二氧化铈膜的制备方法。本发明的具体步骤如下：(1)将可溶性盐、钙盐、镍盐、铜盐、稀土盐、水和乙二醇混合得到电解液；(2)以铈片为阳极，铈片的一面粘接透明胶带，以铂片或铅阴极，将阳极和阴极放入电解液中进行阳极氧化；阳极氧化完毕后，得到阳极氧化件；(3)将阳极氧化件在马弗炉中焙烧，得到一表面为多纳米直孔下面为致密的稀土、钙、镍和铜共掺杂二氧化铈膜、另一面为二氧化铈的膜。本发明制备方法简单，得到一表面为多纳米直孔下面为致密的稀土、钙、镍和铜共掺杂二氧化铈膜、另一面为二氧化铈的膜。

技术领域

本发明属于薄膜制备技术领域，具体地说，涉及一种稀土、钙、镍和铜共掺杂二氧化铈/二氧化铈膜的制备方法。

背景技术

掺杂二氧化铈由于具有高的储氧能力和氧离子导电性能，可用于固体氧化物燃料电池的电解质。固体氧化物燃料电池的阳极的制备，通常将催化剂、电解质粉、造孔剂等混合均匀，将混合粉体沉积在电解质的表面后，通常在1000℃以上烧结。如此高的温度引入问题有：电极表面积减小，电极材料颗粒的长大，从而减小三相界面积；某些电极与电解质在高温下易发生相反应；一些阳极材料与电解质的热膨胀系数差异大，直接将电极负载在电解质上，在长时间操作中容易造成电极与电解质的界面剥离，从而造成电池性能的衰减。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种稀土、钙、镍和铜共掺杂二氧化铈/二氧化铈膜的制备方法。本发明制备方法简单，得到一表面为多纳米直孔下面为致密的稀土、钙、镍和铜共掺杂二氧化铈膜、另一面为二氧化铈的膜。

本发明把钙、镍和铜既作为提高二氧化铈膜氧离子导电性能的掺杂剂，同时也作为碳氢燃料制氢气的催化剂，采用阳极氧化法和热处理法制备一表面为多纳米直孔下面为致密的稀土、钙、镍和铜共掺杂二氧化铈膜、另一面为二氧化铈的膜。

本发明的技术方案具体介绍如下。

本发明提供一种稀土、钙、镍和铜共掺杂二氧化铈/二氧化铈膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)将可溶性盐、钙盐、镍盐、铜盐、稀土盐、水和乙二醇混合得到电解液；1L电解液中，可溶性盐2～50g，钙盐0.18～15g，镍盐0.3～29.9g，铜盐0.3～29.9g，水20～400g，其余为乙二醇；其中：稀土盐选自稀土硝酸盐、稀土硫酸盐或稀土氯化物中的一种或两种以上；稀土盐选自镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪或钇中的一种或多种的稀土盐；

(2)以铈片为阳极，铈片的一面粘贴透明胶带，以铂片或铅片为阴极，将阳极和阴极放入电解液中进行阳极氧化；阳极氧化的工艺条件为电流密度5～200mA/dm²、氧化温度0～25℃、搅拌转速100～600rpm，氧化时间2～15h，阳极氧化完毕后，取出、去掉阳极上的透明胶带，用去离子水冲洗净，风干得到阳极氧化件；

(3)将阳极氧化件在马弗炉中焙烧，在300～800℃的温度下焙烧0.5～2h，得到一表面为多纳米直孔下面为致密的稀土、钙、镍和铜共掺杂二氧化铈膜、另一面为二氧化铈的膜。

本发明中，步骤(1)中可溶性盐选自草酸盐、磷酸盐、氟化物、碳酸盐中的一种或几种；钙盐选自氯化钙、硝酸钙或醋酸钙中的一种或几种；镍盐选自硝酸镍、氯化镍或硫酸镍中的一种或几种；铜盐选自硝酸铜、氯化铜或硫酸铜中的一种或几种。

本发明中，步骤(2)中，铈片作为阳极前，先经过预处理；预处理方法如下：用无水乙醇润湿的碳化硅水砂纸对铈片进行打磨并用无水乙醇清洗干净；用二氧化铈抛光剂喷在绒布上，将铈片在有二氧化铈抛光剂的绒布上抛光直至为镜面。

本发明中，步骤(3)中，焙烧时，以3℃/min程序升温至300～800℃。

本发明中，步骤(3)中，焙烧温度为400～600℃。