[发明专利]钼酸镧基多孔薄膜材料及其制备方法

说明书

技术领域 本发明涉及一种薄膜材料及制法，尤其是一种钼酸镧(La₂Mo₂O₉)基多孔薄膜材料及其制备方法。

背景技术 随着氧离子导体材料在清洁能源、传感器件等方面的广泛应用，它受到了人们极大的关注，研发具有实用价值的中、低温氧离子导体材料已成为亟待解决的难题。近期，对钼酸镧基氧离子导体块体材料的研究表明，该类材料在中温条件下离子导电性能出色，有可能在中温燃料电池、氧传感器等电化学器件上作为固体电解质和电极材料而得到应用。同时，也有研究表明钼酸盐类纳米颗粒因其中的钼离子作为过渡金属离子，它的4d外层电子结构具有活泼的化学性质而使其具备优良的催化氧化性能。上述块体材料或纳米颗粒若能以薄膜的形态出现，则因其厚度较薄而具有工作温度低、电阻率小、易于器件化和小型化的特点，使薄膜比块材或颗粒有着更重要的实用价值。因此，钼酸镧基氧离子导体的薄膜化也就有着非常好的应用前景。为此，人们为了获得它，作了一些尝试和各种努力，如在2007年5月16日公开的本申请人的一份中国发明专利申请公布说明书CN1962460A中披露的一种“钼酸镧(La₂Mo₂O₉)基中温离子导体材料及其制备方法”。它意欲提供一种中温离子导体材料和该材料的制备方法；其中，材料为具有(La_2-xA_x)(Mo_2-yB_y)O_9-δ化学式组成的钼酸镧基，式中的A为镧位掺杂物，X为0.03～0.3，B为钼位掺杂物，Y为0.03～0.5；方法为按照(La_2-xA_x)(Mo_2-yB_y)O_9-δ的成分比，称取硝酸镧[La(NO₃)₃]、镧位掺杂物、钼酸铵[(NH₄)₆Mo₇O₂₄]和钼位掺杂物配成溶液，并向其中先后加入柠檬酸、乙醇和水，以及硝酸、乙二醇或聚乙二醇，加热搅拌成凝胶后再干燥、锻烧得到纳米晶粉体，然后将其模压成坯体和再对其进行干燥、排胶和锻烧而制得晶粒尺寸为100nm～15μm的钼酸镧基中温离子导体材料。但是，无论是钼酸镧基中温离子导体材料，还是其制备方法，都存在着不足之处，首先，钼酸镧基中温离子导体材料为陶瓷质的块状，且晶粒的尺寸偏大，制约了应用的范围，尤为将其作为固体电解质应用时，因需要的是多晶薄膜形态，故难以适用；其次，制备方法制得的成品仅为块状，不 能获得多晶薄膜状的钼酸镧基材料，尤为不能获得多孔状的钼酸镧基多晶薄膜；再次，制备工艺较繁杂，且耗能、费时，使生产成本难以降低，不利于工业化的大规模生产。

发明内容  本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种呈多孔状的纳米级多晶薄膜形态的钼酸镧基多孔薄膜材料。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种钼酸镧基多孔薄膜材料的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：钼酸镧基多孔薄膜材料包括基底和具有(La_2-xA_x)(Mo_2-yB_y)O_9-δ化学式组成的钼酸镧基，化学式中的A为镧位掺杂物，B为钼位掺杂物，特别是所说基底上覆有所说钼酸镧基构成的多孔状多晶薄膜，所说多孔状多晶薄膜的厚度为50nm～10μm，其由粒径为10～90nm的钼酸镧基粒子构成，所说多孔状多晶薄膜中孔的孔径为20nm～1μm，所说钼酸镧基化学式中的x、y的取值范围为0≤x≤2、0≤y≤2。

作为钼酸镧基多孔薄膜材料的进一步改进，所述的镧位掺杂物A为钾或钡或钆或钕或铋或钙或空位；所述的钼位掺杂物B为铁或锰或钨或铼或铬或钒或空位；所述的基底为单晶硅或石英或玻璃或氧化铝或陶瓷或云母或金属。