[發(fā)明專(zhuān)利]一種鉬酸鑭基氧離子導(dǎo)體的激光制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210048597.8
• 申請(qǐng)日: 2012-02-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102584330A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 晁明舉;余菊美;李德川;梁二軍;李明玉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B41/00
• 分類(lèi)號(hào): C04B41/00
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 田小伍;黃偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體氧化物氧離子導(dǎo)體的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鉬酸鑭基氧離子導(dǎo)體的激光制備方法。

背景技術(shù)

具有較高的氧離子電導(dǎo)率的固體電解質(zhì)在固體氧化物燃料電池、氧傳感器、透氧膜、固態(tài)離子器件等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值和前景。La₂Mo₂O₉是2000年P(guān).?Lacorre的研究小組首先報(bào)導(dǎo)的一種新型的氧離子導(dǎo)體（Nature?404?(2000)?856.），800℃時(shí)其氧離子電導(dǎo)率約為0.06S/cm，但La₂Mo₂O₉?材料在580℃左右發(fā)生由高溫立方到低溫單斜的相變，伴隨著相變，電導(dǎo)率降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，且材料的熱膨脹系數(shù)也發(fā)生突變，限制了該材料的實(shí)際使用。研究發(fā)現(xiàn)，分別或同時(shí)用某些其他陽(yáng)離子替代La或Mo，可將La₂Mo₂O₉的高溫相穩(wěn)定至室溫，該類(lèi)材料統(tǒng)稱(chēng)鉬酸鑭La₂Mo₂O₉基電解質(zhì)。P.?Lacorre小組的進(jìn)一步研究表明（J.?New?Mater.?Electrochem.?Syst.?7?(2004)?51；?Chem.?Mater.?17?(2005)?4678；?Solid?State?Ionics?177?(2006)?1715–1720），用W元素部分替代Mo元素，可以將高溫相穩(wěn)定至室溫，不同比例W替代Mo后，電解質(zhì)在500?℃、800?℃的電導(dǎo)率約4.0*10^-4?S/cm、0.03?S/cm。La₂Mo₂O₉基電解質(zhì)的制備方法有固相反應(yīng)法和利用溶膠凝膠法制備前驅(qū)體再進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)的方法。固相燒結(jié)法需要多步研磨和反復(fù)的高溫煅燒才能得到物相純的La₂Mo₂O₉相，煅燒溫度在700-1000?℃范圍內(nèi)，每次煅燒約10?h，耗時(shí)長(zhǎng)，能耗大。溶膠凝膠法制備前驅(qū)體工藝復(fù)雜、周期長(zhǎng)、產(chǎn)量低，且易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鉬酸鑭基氧離子導(dǎo)體的激光制備方法，可以克服現(xiàn)有方法周期長(zhǎng)、能耗大或者工藝復(fù)雜、產(chǎn)量低的缺陷，且用該方法制備的樣品相對(duì)于現(xiàn)有辦法制備的樣品電導(dǎo)率顯著提高。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種鉬酸鑭基氧離子導(dǎo)體的激光制備方法，所述鉬酸鑭基氧離子導(dǎo)體如下所示La₂Mo_2-xW_xO₉，以la₂O₃、MoO₃、WO₃?粉末為原料，按照La₂Mo_2-xW_xO₉中x取值0.2-1.2的摩爾比配比（即la₂O₃：MoO₃：WO₃為1:2-x：x），混合均勻、壓坯之后先進(jìn)行預(yù)燒，再用CO₂激光束照射使之充分反應(yīng)。

上述的混合、壓坯均為常規(guī)的陶瓷坯體制備技術(shù)。

如混合可參照如下進(jìn)行：將原料與無(wú)水乙醇混合，密封于裝有瑪瑙球的瑪瑙罐中，用高能球磨機(jī)球磨3-5?h,?然后在干燥箱中干燥待用。

壓坯可參照如下進(jìn)行：將混合均勻并充分干燥的原料粉末在20-40?MPa下壓坯，保持60-80?s。獲得的坯體直徑為14?mm，厚度2-3?mm。

預(yù)燒的溫度為580-590?℃，預(yù)燒時(shí)間3-4?h。

用?CO₂激光束照射時(shí)，激光功率為700-900W，激光束離焦量120?mm，輻照時(shí)間為180-240?s。

坯體兩個(gè)面依次照射，兩個(gè)面照射時(shí)間相同。

輻照的激光功率優(yōu)選為700W，照射總時(shí)間為240?s。

輻照時(shí)先照射某一面40-60?s，待原料充分反應(yīng)后，再于50-60?s內(nèi)逐漸降低激光功率至關(guān)閉，待樣品凝固并冷卻后，再對(duì)另一面進(jìn)行同樣的處理。

較好的，稱(chēng)量前將La₂O₃放在高溫爐中，800?℃灼燒2小時(shí)，以去除其中氫氧化物和碳酸鹽的成分。其分解的化學(xué)反應(yīng)方程式為：