[发明专利]一种BaCeO3体系高温质子导体薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种BaCeO₃体系高温质子导体薄膜的制备方法，属于薄膜制备及应用领域。

背景技术

自80年代Iwaraha等发现掺杂的BaCeO₃体系具有相当高的电导率(σ_800℃＝20mS/cm)以来，引起了人们的极大兴趣并进行了广泛研究，BaCeO₃体系固体电解质在氢及含氢化合物传感器、燃料电池、氢分离及氢泵、水蒸气电解制氢及水蒸气泵、有机合成加氢和脱氢等方面具有广泛的应用前景。

由于质子导电膜的氢渗透速率与膜的厚度成反比，因此制备超薄的、在高温下结构和性能稳定的质子导电膜对提高质子膜的导电率有很大的帮助。目前制备掺杂的BaCeO₃高温质子导体主要方法是：通过将所制备得到的粉体进行烧结成膜的方法制备，此种方法制备的高温质子导体具有较大的厚度，但由于元素的扩散率与导体的厚度成反比，因此该种具有较大厚度的膜制约了氢元素的扩散速度。所以高温质子导体电导率仍相对偏低，离工业化应用还有很大的差距，因此提高质子传导速率成为一个重要的研究内容。

发明内容

本发明的目的：旨在提出一种能有效控制BaCeO₃体系高温质子导体薄膜厚度的制备方法，以此获得使用性能更为理想的BaCeO₃导电膜。

这种BaCeO₃体系高温质子导电膜的制备方法，其特征在于：它是采用射频溅射法将BaCe_1-XY_XO_3-α粉体溅射到多孔陶瓷基体上获得厚度在1μm-100μm厚度的高温质子导体导电薄膜。

所述的BaCe_1-XY_XO_3-α粉体由BaCO₃、CeO₂、Y₂O₃三种原料通过固相反应合成；首先将三种原料BaCO₃、CeO₂、Y₂O₃按摩尔比1:1-X:X进行配比，其中0.02<X<0.3；并将混合料在常温下进行湿法球磨、获得平均粒径在400目以下的粉体，而后将混合粉体干燥后放入高温炉中，在1000-1500℃焙烧10-20h即制得可用于溅射制膜用的BaCe_1-XY_XO_3-α粉体；其后将制备得到BaCe_1-XY_XO_3-α粉体压制成溅射仪所适宜的片状后，在1300-1600℃烧结制得符合溅射仪要求的BaCe_1-XY_XO_3-α陶瓷靶材。

溅射时所用溅射仪的功率为50～200W，溅射时间为30min～10h。

所述陶瓷基体为孔隙率为20～40％的多孔陶瓷。

根据以上技术方案提出的这种BaCeO₃体系高温质子导电膜的方法，通过射频溅射法将已制备的BaCe_1-XY_XO_3-α溅射到陶瓷基体上，制作厚度在100μm以下的高导电性能的BaCeO₃体系高温质子导体薄膜，不仅为相关行业提供了高性能的薄膜材料，同时也为促进该材料的工业化应用提供了技术支持。

具体实施方式

以下给出本发明的实施例，并结合实施例进一步阐述本发明。

本发明提出的这种BaCeO₃体系高温质子导电膜的方法，它是对现有高温烧结成膜法制备BaCeO₃体系高温质子导电膜的一种创造性改进，其特征在于：它是采用射频溅射法将BaCe_1-XY_XO_3-α原料溅射到多孔陶瓷基体上获得厚度在1μm-100μm的高温质子导电薄膜。