一種采用二次陽極氧化制備稀土摻雜二氧化鈰膜的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于材料學領域，涉及一種二氧化鈰膜，具體來說是一種采用二次陽極氧化制備稀土摻雜二氧化鈰膜的方法。
【背景技術】
[0002]由于稀土摻雜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(xiàn)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(fā)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(xiàn)缺陷等。
[0003]

【發(fā)明內容】

[0004]針對現(xiàn)有技術中的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種采用二次陽極氧化制備稀土摻雜二氧化鈰膜的方法，所述的這種采用二次陽極氧化制備稀土摻雜二氧化鈰膜的方法解決了現(xiàn)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(xiàn)缺陷的技術問題。
[0005]本發(fā)明提供了一種采用二次陽極氧化制備稀土摻雜二氧化鈰膜的方法，包括如下步驟:
(1)將厚度為0.1-0.3mm的鈰片在氮氣保護下450~600°C退火l~5h ；
(2)用無水乙醇潤濕的碳化硅水砂紙對退火后的鈰片進行打磨并用無水乙醇清洗干凈，用0.5-1.5 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，將拋光后的鈰片放入無水乙醇液中超聲清洗；
(3)將稀土氧化物溶于硝酸中，配制成稀土鹽溶液；
其中稀土氧化物為鑭、鋪、鐠、釹、釤、銪、IL、鋪、鏑、鈥、鉺、鎊、鐿、镥、乾、鈧稀土氧化物中的一種或一種以上的稀土氧化物的混合物，稀土鹽溶液中稀土的濃度為:300?500g/L ；
(4)用氨水溶液調節(jié)上述稀土鹽溶液的pH值為:6.3?7.8，加乙二醇，在攪拌下加氨水，制成電解液；在乙二醇中，氨水的濃度為2.5~400g/L、稀土鹽的濃度為30~50g/L ;
(5)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l~3h，取出，放入60~80°C的硝酸-雙氧水的混合溶液中至鈰片表面沒有黃色物質為止，用蒸餾水沖洗鈰片，并用冷風吹干，取該鈰片在上述陽極氧化的工藝條件下繼續(xù)進行陽極氧化1.0?8.7 h，陽極氧化完畢后，陽極氧化件用水沖洗，風干；
(6)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?400°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稀土摻雜二氧化鈰膜。
[0006]進一步的，在所述的硝酸-雙氧水的混合溶液中，硝酸的質量百分比濃度為35%，雙氧水的質量百分比濃度為2%。
[0007]進一步的，鋪片的厚度為0.2mm。
[0008]進一步的，用I μπι的金剛石噴霧拋光劑噴在絨布上。
[0009]進一步的，所述的稀土氧化物為氧化鑭、氧化鏑、氧化釤、氧化鐠、氧化鋱、氧化鉺、
氧化镥、氧化鐠中的任意一種。
[0010]本發(fā)明制備出了兩面為多納米直孔中間為致密的稀土摻雜二氧化鈰膜。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23?97 μπι。
[0011]本發(fā)明和已有技術相比，其技術進步是顯著的。本發(fā)明可通過控制鈰片的陽極氧化時間，從而可控制稀土摻雜二氧化鈰膜薄膜的厚度。采用采用Bruker AXSMicroanalysis GmbH能譜儀測定稀土摻雜二氧化鋪膜中稀土的含量按質量百分比計算為7.8 ?28.6%。
[0012]
【具體實施方式】
[0013]下面通過具體實施例對本發(fā)明進一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0014]實施例1
將10mmX 10mmX0.1mm的鋪片在氮氣保護下500°C退火3h。用無水乙醇潤濕的碳化硅水砂紙對退火后的鈰片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。將拋光后的鈰片放入無水乙醇液中超聲清洗。稱取17.5920g氧化鑭于50mL小燒杯中，在攪拌下加25mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至50mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中鑭濃度為300g/L。稱取17.496g氧化釹于50mL小燒杯中，在攪拌下加25mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至50mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中釹濃度為300g/L。在2L的燒杯中加入上述鑭濃度為300g/L的溶液50mL和上述釹濃度為300g/L的溶液50mL，用氨水溶液調節(jié)溶液pH值為7.3，加785mL乙二醇，在攪拌下加2.5g氨水，溶解形成硝酸鑭-硝酸釹-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。將上述電解液轉入2L的燒杯中，將上述10mmX 10mmX0.1mm的待陽極氧化鋪片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O°C，氧化時間2h，取出，放入70°C的35%硝酸-2%雙氧水的混合溶液中至鈰片表面沒有黃色物質為止，用蒸餾水沖洗上述鈰片，并用冷風吹干，取上述鈰片在上述陽極氧化的工藝條件下繼續(xù)進行陽極氧化lh，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400°C，在400°C焙燒
0.5 ho冷至室溫，取出得到兩面為多納米直孔中間為致密的鑭和釹摻雜二氧化鈰膜。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23 μπι。采用Bruker AXSMicroanalysis GmbH能譜儀測定鑭和釹摻雜二氧化鋪膜中鑭和釹的含量按質量百分比計算分別為2.1%和5.7%。
[0015]
實施例2 將10mmX 10mmX0.3mm的鋪片在氮氣保護下500°C退火3h。用無水乙醇潤濕的碳化硅水砂紙對退火后的鈰片進行打磨并用無水乙醇清洗干凈，用1.5 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。將拋光后的鈰片放入無水乙醇液中超聲清洗。稱取28.6915g氧化鏑于10mL小燒杯中，在攪拌下加40mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至50mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中鏑濃度為500g/L。稱取31.7500g氧化釔于10mL小燒杯中，在攪拌下加45mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至50mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中釔濃度為500g/L。在2L的燒杯中加入上述鏑濃度為500g/L的溶液50mL和上述釔濃度為500g/L的溶液50mL，用氨水溶液調節(jié)溶液pH值為6.9，加375mL乙二醇，在攪拌下加400g氨水，溶解形成硝酸鏑-硝酸釔-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。將上述電解液轉入2L的燒杯中，將上述10mmX 10mmX0.3mm的待陽極氧化鋪片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600rpm，電流密度為200mA/dm2，氧化溫度20°C，氧化時間2h，取出，放入WV的35%硝酸-2%雙氧水的混合溶液中至鈰片表面沒有黃色物質為止，用蒸餾水沖洗上述鈰片，并用冷風吹干，取上述鈰片在上述陽極氧化的工藝條件下繼續(xù)進行陽極氧化8.7h，取出陽極氧化