[發明專利]一種具有擇優取向的摻雜氧化鈰催化薄膜及其制備和應用

有效

• 申請號: 201410105729.5
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN104934614B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 程謨杰;武衛明
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/86;C23C14/35;C23C14/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 馬馳

1.一種具有擇優取向的摻雜氧化鈰催化薄膜，其特征在于：在陽極支撐的陽極/氧化鋯基電解質，陽極/氧化鈰基電解質膜電極基底上，或者陰極支撐的陰極/氧化鋯基電解質薄膜、陰極/氧化鈰基電解質膜電極基底上磁控反應濺射具有擇優暴露晶面的摻雜氧化鈰催化薄膜，其濺射參數為：靶基距為5-9cm，基片臺的轉速在1-20圈/分鐘，濺射氣壓為0.1Pa-1.5Pa，濺射功率密度P＝3-12W/cm²,氧氣流量與氬氣流量之比為1/2-1/20，濺射基底溫度在30-800℃，通過改變靶基距、基片臺的轉速、濺射氣壓、濺射功率密度、氧氣流量與氬氣流量之比、濺射基底溫度可以實現沉積擇優暴露(111)、(110)或(100)晶面的摻雜氧化鈰薄膜；

氧化鈰基催化薄膜具有擇優暴露晶面；氧化鈰基催化薄膜材料為Ln_xCe_1-xO₂-d，Ln為Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb中的一種，0≤x≤0.5；0≤d≤0.2；或者為Ln_xB_yCe_1-x-yO_2-d，其中Ln為Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb中的一種，B為Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb、La、Sm、Gd、Y、Mn中的一種，0≤x≤0.3；0≤y≤0.2；0≤d≤0.2。

2.按照權利要求1所述的摻雜氧化鈰催化薄膜，其特征在于：所述摻雜氧化鈰催化薄膜總厚度在1納米-8微米之間。

3.按照權利要求1所述的摻雜氧化鈰催化薄膜，其特征在于：所述摻雜氧化鈰催化薄膜總厚度為6納米-5微米之間。

4.一種按照權利要求1所述的摻雜氧化鈰催化薄膜，其特征在于：摻雜氧化鈰薄膜采用磁控反應濺射的方法制備。

5.按照權利要求4所述的摻雜氧化鈰催化薄膜的制備方法，其特征在于：磁控濺射所用靶材為相應比例組分的鈰基合金靶材；所述相應比例組分是指與氧化鈰基薄膜中金屬元素的比例組分，具體的組成如下：Ln_xCe_1-x，其中Ln為Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb中的一種，0≤x≤0.5；或者Ln_xB_yCe_1-x-y，其中Ln為Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb中的一種，B為Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb、La、Sm、Gd、Y、Mn中的一種，0≤x≤0.3；0≤y≤0.2；在陽極支撐的陽極/氧化鋯基電解質，陽極/氧化鈰基電解質膜電極基底上，或者陰極支撐的陰極/氧化鋯基電解質薄膜、陰極/氧化鈰基電解質膜電極基底上磁控反應濺射具有擇優暴露晶面的摻雜氧化鈰催化薄膜，其濺射參數為：靶基距為5-9cm，基片臺的轉速在1-20圈/分鐘，濺射氣壓為0.1Pa-1.5Pa，濺射功率密度P＝3-12W/cm²,氧氣流量與氬氣流量之比為1/2-1/20，濺射基底溫度在30-800℃，通過改變靶基距、基片臺的轉速、濺射氣壓、濺射功率密度、氧氣流量與氬氣流量之比、濺射基底溫度可以實現沉積擇優暴露(111)、(110)或(100)晶面的摻雜氧化鈰薄膜。

6.一種權利要求1所述的摻雜氧化鈰催化薄膜的應用，其特征在于：所述的摻雜氧化鈰催化薄膜在氧化鋯基電解質上作為電極使用，或作為催化層使用。