專利名稱：一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于薄膜材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的制備方法。
背景技術(shù)：
涂層導(dǎo)體以其77K下優(yōu)越的高場性能成為目前實用高溫超導(dǎo)材料研究的熱點之一。人們成功發(fā)展了化學(xué)溶液沉積技術(shù)制備YBCO超導(dǎo)膜，其中對于晶化過程中的形核與晶粒優(yōu)勢取向生長是研究的重點。在采用化學(xué)溶液沉積技術(shù)制備涂層導(dǎo)體的過程中，納米銀加入到超導(dǎo)膜中，有利于降低超導(dǎo)層的成相溫度，促進其均勻形核生長。在REBCO (RE代表稀土元素)大塊制備過程中，通過銀摻雜來降低REBCO坯體的熔點，促使冷籽晶誘導(dǎo)大塊的生長，它對于銀粒子的純度和尺寸要求不高。而在涂層導(dǎo)體制備過程中，要求銀粒子在納米尺寸且具有良好均一性以及分散性。目前涂層導(dǎo)體中所摻雜的納米銀粒子均采用機械球磨工藝或化學(xué)還原法制備，采用機械球磨工藝制備的銀粒子形狀不規(guī)則、粒徑大，造成摻雜銀的前驅(qū)溶膠不穩(wěn)定；而采用化學(xué)還原法制備的納米銀粒子，容易在膠體中引入雜質(zhì)，使得制備的超導(dǎo)層性能降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的制備方法。采用該方法制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜成相溫度低，形核均勻， 具有優(yōu)異的超導(dǎo)性能。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟(1)前驅(qū)溶膠的制備步驟101、將硝酸銀溶解于乙醇和水的混合溶劑中，配制成硝酸銀濃度為 0. 01mol/L 0. 5mol/L的溶液，以所配制的溶液為反應(yīng)液，以氬氣流為陰極，銀箔為陽極， 接通電源進行電化學(xué)反應(yīng)，得到納米銀溶膠；所述混合溶劑中乙醇和水的體積比為1 1 10 ；步驟102、將三氟乙酸釔、三氟乙酸鋇和苯甲酸銅按釔鋇銅=1 2 3的原子比溶解于乙醇中，得到釔鋇銅氧前驅(qū)液；所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中釔、鋇和銅金屬離子的總濃度為 0. 5mol/L 2. 5mol/L ；步驟103、將步驟101中所述納米銀溶膠在50°C條件下減壓蒸餾濃縮，將濃縮后的納米銀溶膠采用乙醇分散，將分散后的納米銀溶膠加入步驟102中所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中，混合均勻得到前驅(qū)溶膠；所述前驅(qū)溶膠中銀納米粒子的質(zhì)量百分含量為0. 5% 5% ；步驟( 涂覆采用浸涂法將步驟103中所述前驅(qū)溶膠均勻涂覆于Ce02/YSZ/Y203/ Niff襯底上，得到厚度為10 μ m 50 μ m的濕膜，其中，所述YSZ為釔穩(wěn)定的氧化鋯；步驟(3)熱解將步驟⑵中所述濕膜在管式爐中進行低溫?zé)峤?，得到前?qū)膜；
步驟(4)晶化將步驟( 中所述前驅(qū)膜進行晶化處理，得到納米銀摻雜釔鋇銅氧膜。上述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜制備方法，步驟101中所述混合溶劑中乙醇和水的體積比為1 2 5。上述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜制備方法，步驟101中所述電化學(xué)反應(yīng)過程中，采用不銹鋼針管向反應(yīng)液中通入氬氣流，將不銹鋼針管放置在反應(yīng)液表面以上2mm 5mm，控制氬氣流的氣體流量為200mL/min 1000mL/min，電化學(xué)反應(yīng)電壓為0. 5KV IV， 電流為ImA 20mA，反應(yīng)時間為IOmin 60min。上述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜制備方法，所述氬氣流的氣體流量優(yōu)選500mL/ min,電化學(xué)反應(yīng)電壓優(yōu)選1KV，電流優(yōu)選10mA。上述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜制備方法，步驟102中所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中釔、鋇和銅金屬離子的總濃度優(yōu)選1. 5mol/L。上述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜制備方法，步驟103中所述前驅(qū)溶膠中銀納米粒子的質(zhì)量百分含量優(yōu)選 3%，所述前驅(qū)溶膠中的銀納米粒子為球形或柱形。上述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜制備方法，步驟(3)中所述低溫?zé)峤獾倪^程為將管式爐以2V /min 10°C /min的速率升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度高于200°C時向爐內(nèi)引入水汽分壓為2% 2. 5%的濕氧氣，繼續(xù)升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度升至400°C時反應(yīng)結(jié)束，停止通氣隨爐冷卻。上述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜制備方法，所述升溫速率優(yōu)選5°C /min，所述濕氧氣的水汽分壓優(yōu)選2. 3%。上述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜制備方法，步驟中所述晶化處理的過程為以15°C /min 35°C /min的速率升溫至710°C 740°C，并在濕氬氧混合氣氛下恒溫 2h，然后在干燥的氬氧混合氣氛下隨爐冷卻，當(dāng)溫度降至525°C時將氣氛更換為氧氣氛，當(dāng)溫度降至450°C時恒溫池，最后在氧氣氛下隨爐冷卻；所述濕氬氧混合氣氛的水汽分壓為 2. 5% 3. 5 %，濕氬氧混合氣氛中氧氣質(zhì)量含量為lOOppm，余量為氬氣；所述干燥的氬氧混合氣氛中氧氣質(zhì)量含量為lOOppm，余量為氬氣。上述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜制備方法，所述升溫速率優(yōu)選25°C /min,所述濕氬氧混合氣氛的水汽分壓優(yōu)選3. 1 %。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明采用電化學(xué)反應(yīng)制備納米銀溶膠，采用中空的陰極，通過氣流引入電子， 以等離子氣替代固體陰極，使得電流導(dǎo)通，實現(xiàn)電極無接觸，從而在陰極制備出銀納米粒子，這種方法不需要分散劑、還原劑等復(fù)雜化合物，容易獲得高純無雜質(zhì)的納米銀溶膠。2、本發(fā)明的前驅(qū)溶膠中納米銀粒子分布均勻，不團聚，尺寸小于20nm，具有高穩(wěn)定性，采用該前驅(qū)溶膠涂覆后制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜成相溫度低，形核均勻。3、本發(fā)明制備的納米銀摻雜的釔鋇銅氧膜具有厚度為400nm 600nm的超導(dǎo)層， 超導(dǎo)層的超導(dǎo)性能優(yōu)異，Jc達到IMA/cm2 2MA/cm2。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明實施例1制備的前驅(qū)溶膠中納米銀粒子的透射電鏡(TEM)圖。圖2為本發(fā)明實施例1制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的χ衍射θ -2 θ掃描圖。圖3為本發(fā)明實施例1制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的表面形貌的掃描電鏡 (SEM)圖。
具體實施例方式實施例1步驟(1)前驅(qū)溶膠的制備步驟101、將硝酸銀溶解于乙醇和水的混合溶劑中，配制成硝酸銀濃度為 0. 15mol/L的溶液，以所配制的溶液為反應(yīng)液，采用不銹鋼針管向反應(yīng)液中通入氬氣流作為陰極，將不銹鋼針管放置在反應(yīng)液表面以上3mm，控制氣體流量為500mL/min，以銀箔為陽極，接通電源進行電化學(xué)反應(yīng)，控制電化學(xué)反應(yīng)電壓為1KV，電流為10mA，反應(yīng)時間為 60min，得到納米銀溶膠；所述混合溶劑中乙醇和水的體積比為1 2;步驟102、將三氟乙酸釔、三氟乙酸鋇和苯甲酸銅按釔鋇銅=1 2 3的原子比溶解于乙醇中，得到釔鋇銅氧前驅(qū)液；所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中釔、鋇和銅金屬離子的總濃度為1. 5mol/L ；步驟103、將步驟101中所述納米銀溶膠在50°C條件下減壓蒸餾濃縮，將濃縮后的納米銀溶膠采用乙醇分散，將分散后的納米銀溶膠加入102中所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中，混合均勻得到銀納米粒子質(zhì)量百分含量為5%的前驅(qū)溶膠；所述前驅(qū)溶膠中的銀納米粒子為球形；步驟⑵涂覆采用浸涂法將步驟103中所述前驅(qū)溶膠均勻涂覆于Ce02/YSZ/%03/ NiW襯底上，得到厚度為20 μ m的濕膜，其中，所述YSZ為釔穩(wěn)定的氧化鋯；步驟( 熱解將步驟O)中所述濕膜在管式爐中進行低溫?zé)峤?，得到前?qū)膜；所述低溫?zé)峤獾倪^程為將管式爐以5°C/min的速率升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度高于200°C時向爐內(nèi)引入水汽分壓為2. 3%的濕氧氣，繼續(xù)升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度升至400°C時反應(yīng)結(jié)束，停止通氣隨爐冷卻；步驟(4)晶化將步驟( 中所述前驅(qū)膜進行晶化處理，得到納米銀摻雜釔鋇銅氧膜；所述晶化處理的過程為以25°C /min的速率升溫至740°C，并在水汽分壓為3. 1%，氧氣質(zhì)量含量為IOOppm的濕氬氧混合氣氛下恒溫池，然后在氧氣質(zhì)量含量為IOOppm的干燥的氬氧混合氣氛下隨爐冷卻，當(dāng)溫度降至525°C時將氣氛更換為氧氣氛，當(dāng)溫度降至450°C 時恒溫池，最后在氧氣氛下隨爐冷卻。圖1是本實施例制備的前驅(qū)溶膠中納米銀粒子的透射電鏡(TEM)圖，其中銀納米粒子的尺寸為lOnm，銀納米粒子充分分散于前驅(qū)液中，在后期的熱處理過程中能有效降低超導(dǎo)層的成相溫度。圖2是本實施例制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的χ衍射θ-2 θ掃描圖，從圖中可以看出制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜具有YBCO(OOl)峰，且基本沒有雜相峰， 顯示銳利立方織構(gòu)，說明摻雜的納米銀促進了超導(dǎo)層的均勻形核和生長。圖3是本實施例制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的表面形貌的掃描電鏡(SEM)圖，從圖中可以看出制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜表面致密。本實施例的前驅(qū)溶膠中納米銀粒子分布均勻，不團聚，具有高穩(wěn)定性，制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜成相溫度低，形核均勻，納米銀摻雜釔鋇銅氧膜中超導(dǎo)層的厚度400nm， 超導(dǎo)性能優(yōu)異，Jc達到2MA/cm2。實施例2步驟(1)前驅(qū)溶膠的制備步驟101、將硝酸銀溶解于乙醇和水的混合溶劑中，配制成硝酸銀濃度為0. 2mol/ L的溶液，以所配制的溶液為反應(yīng)液，采用不銹鋼針管向反應(yīng)液中通入氬氣流作為陰極，將不銹鋼針管放置在反應(yīng)液表面以上5mm，控制氣體流量為lOOOmL/min，以銀箔為陽極，接通電源進行電化學(xué)反應(yīng)，控制電化學(xué)反應(yīng)電壓為2KV，電流為20mA，反應(yīng)時間為lOmin，得到納米銀溶膠；所述混合溶劑中乙醇和水的體積比為1 10;步驟102、將三氟乙酸釔、三氟乙酸鋇和苯甲酸銅按釔鋇銅=1 2 3的原子比溶解于乙醇中，得到釔鋇銅氧前驅(qū)液；所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中釔、鋇和銅金屬離子的總濃度為0. 5mol/L ；步驟103、將步驟101中所述納米銀溶膠在50°C條件下減壓蒸餾濃縮，將濃縮后的納米銀溶膠采用乙醇分散，將分散后的納米銀溶膠加入步驟102中所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中，混合均勻得到銀納米粒子質(zhì)量百分含量為的前驅(qū)溶膠；所述前驅(qū)溶膠中的銀納米粒子為柱形；步驟⑵涂覆采用浸涂法將步驟103中所述前驅(qū)溶膠均勻涂覆于Ce02/YSZ/%03/ NiW襯底上，得到厚度為50 μ m的濕膜，其中，所述YSZ為釔穩(wěn)定的氧化鋯；步驟( 熱解將步驟O)中所述濕膜在管式爐中進行低溫?zé)峤?，得到前?qū)膜；所述低溫?zé)峤獾倪^程為將管式爐以10°C /min的速率升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度高于200°C時向爐內(nèi)引入水汽分壓為2. 5%的濕氧氣，繼續(xù)升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度升至400°C時反應(yīng)結(jié)束，停止通氣隨爐冷卻；步驟(4)晶化將步驟( 中所述前驅(qū)膜進行晶化處理，得到納米銀摻雜釔鋇銅氧膜；所述晶化處理的過程為以35°C /min的速率升溫至730°C，并在水汽分壓為3. 5%，氧氣質(zhì)量含量為IOOppm的濕氬氧混合氣氛下恒溫池，然后在氧氣質(zhì)量含量為IOOppm的干燥的氬氧混合氣氛下隨爐冷卻，當(dāng)溫度降至525°C時將氣氛更換為氧氣氛，當(dāng)溫度降至450°C 時恒溫池，最后在氧氣氛下隨爐冷卻。本實施例的前驅(qū)溶膠中納米銀粒子分布均勻，不團聚，具有高穩(wěn)定性，尺寸小于 20nm,制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜成相溫度低，形核均勻，納米銀摻雜釔鋇銅氧膜中超導(dǎo)層的厚度500nm，超導(dǎo)性能優(yōu)異，Jc達到1. 5MA/cm2。實施例3步驟(1)前驅(qū)溶膠的制備步驟101、將硝酸銀溶解于乙醇和水的混合溶劑中，配制成硝酸銀濃度為0. 5mol/ L的溶液，以所配制的溶液為反應(yīng)液，采用不銹鋼針管向反應(yīng)液中通入氬氣流作為陰極，將不銹鋼針管放置在反應(yīng)液表面以上2mm，控制氣體流量為200mL/min，以銀箔為陽極，接通電源進行電化學(xué)反應(yīng)，控制電化學(xué)反應(yīng)電壓為0. 5KV,電流為1mA，反應(yīng)時間為30min，得到納米銀溶膠；所述混合溶劑中乙醇和水的體積比為1 1;步驟102、將三氟乙酸釔、三氟乙酸鋇和苯甲酸銅按釔鋇銅=1 2 3的原子比溶解于乙醇中，得到釔鋇銅氧前驅(qū)液；所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中釔、鋇和銅金屬離子的總濃度為2. 5mol/L ；步驟103、將步驟101中所述納米銀溶膠在50°C條件下減壓蒸餾濃縮，將濃縮后的納米銀溶膠采用乙醇分散，將分散后的納米銀溶膠加入步驟102中所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中，混合均勻得到銀納米粒子質(zhì)量百分含量為0. 5%的前驅(qū)溶膠；所述前驅(qū)溶膠中的銀納米粒子為球形；步驟⑵涂覆采用浸涂法將步驟103中所述前驅(qū)溶膠均勻涂覆于Ce02/YSZ/%03/ Niff襯底上，得到厚度為10 μ m的濕膜，其中，所述YSZ為釔穩(wěn)定的氧化鋯；步驟( 熱解將步驟O)中所述濕膜在管式爐中進行低溫?zé)峤?，得到前?qū)膜；所述低溫?zé)峤獾倪^程為將管式爐以2°C/min的速率升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度高于200°C時向爐內(nèi)引入水汽分壓為2%的濕氧氣，繼續(xù)升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度升至400°C時反應(yīng)結(jié)束，停止通氣隨爐冷卻；步驟(4)晶化將步驟( 中所述前驅(qū)膜進行晶化處理，得到納米銀摻雜釔鋇銅氧膜；所述晶化處理的過程為以15°C /min的速率升溫至710°C，并在水汽分壓為2. 5%，氧氣質(zhì)量含量為IOOppm的濕氬氧混合氣氛下恒溫池，然后在氧氣質(zhì)量含量為IOOppm的干燥的氬氧混合氣氛下隨爐冷卻，當(dāng)溫度降至525°C時將氣氛更換為氧氣氛，當(dāng)溫度降至450°C 時恒溫池，最后在氧氣氛下隨爐冷卻。本實施例的前驅(qū)溶膠中納米銀粒子分布均勻，不團聚，具有高穩(wěn)定性，尺寸小于 20nm,制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜成相溫度低，形核均勻，納米銀摻雜釔鋇銅氧膜中超導(dǎo)層的厚度600nm，超導(dǎo)性能優(yōu)異，Jc達到IMA/cm2。實施例4步驟(1)前驅(qū)溶膠的制備步驟101、將硝酸銀溶解于乙醇和水的混合溶劑中，配制成硝酸銀濃度為 0. 01mol/L的溶液，以所配制的溶液為反應(yīng)液，采用不銹鋼針管向反應(yīng)液中通入氬氣流作為陰極，將不銹鋼針管放置在反應(yīng)液表面以上4mm，控制氣體流量為600mL/min，以銀箔為陽極，接通電源進行電化學(xué)反應(yīng)，控制電化學(xué)反應(yīng)電壓為1KV，電流為5mA，反應(yīng)時間為20min， 得到納米銀溶膠；所述混合溶劑中乙醇和水的體積比為1 5;步驟102、將三氟乙酸釔、三氟乙酸鋇和苯甲酸銅按釔鋇銅=1 2 3的原子比溶解于乙醇中，得到釔鋇銅氧前驅(qū)液；所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中釔、鋇和銅金屬離子的總濃度為2mol/L ；步驟103、將步驟101中所述納米銀溶膠在50°C條件下減壓蒸餾濃縮，將濃縮后的納米銀溶膠采用乙醇分散，將分散后的納米銀溶膠加入步驟102中所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中，混合均勻得到銀納米粒子質(zhì)量百分含量為3%的前驅(qū)溶膠；所述前驅(qū)溶膠中的銀納米粒子為柱形；步驟⑵涂覆采用浸涂法將步驟103中所述前驅(qū)溶膠均勻涂覆于Ce02/YSZ/%03/ NiW襯底上，得到厚度為30 μ m的濕膜，其中，所述YSZ為釔穩(wěn)定的氧化鋯；步驟( 熱解將步驟O)中所述濕膜在管式爐中進行低溫?zé)峤?，得到前?qū)膜；所述低溫?zé)峤獾倪^程為將管式爐以6°C/min的速率升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度高于200°C時向爐內(nèi)引入水汽分壓為2. 2%的濕氧氣，繼續(xù)升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度升至400°C時反應(yīng)結(jié)束，停止通氣隨爐冷卻；
步驟(4)晶化將步驟( 中所述前驅(qū)膜進行晶化處理，得到納米銀摻雜釔鋇銅氧膜；所述晶化處理的過程為以20°C /min的速率升溫至720°C，并在水汽分壓為2. 8%，氧氣質(zhì)量含量為IOOppm的濕氬氧混合氣氛下恒溫池，然后在氧氣質(zhì)量含量為IOOppm的干燥的氬氧混合氣氛下隨爐冷卻，當(dāng)溫度降至525°C時將氣氛更換為氧氣氛，當(dāng)溫度降至450°C 時恒溫池，最后在氧氣氛下隨爐冷卻。本實施例的前驅(qū)溶膠中納米銀粒子分布均勻，不團聚，具有高穩(wěn)定性，尺寸小于 20nm,制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜成相溫度低，形核均勻，納米銀摻雜釔鋇銅氧膜中超導(dǎo)層的厚度450nm，超導(dǎo)性能優(yōu)異，Jc達到1. 8MA/cm2。實施例5步驟(1)前驅(qū)溶膠的制備步驟101、將硝酸銀溶解于乙醇和水的混合溶劑中，配制成硝酸銀濃度為0. 3mol/ L的溶液，以所配制的溶液為反應(yīng)液，采用不銹鋼針管向反應(yīng)液中通入氬氣流作為陰極，將不銹鋼針管放置在反應(yīng)液表面以上3mm，控制氣體流量為400mL/min，以銀箔為陽極，接通電源進行電化學(xué)反應(yīng)，控制電化學(xué)反應(yīng)電壓為1. 5KV,電流為15mA，反應(yīng)時間為40min，得到納米銀溶膠；所述混合溶劑中乙醇和水的體積比為1 4;步驟102、將三氟乙酸釔、三氟乙酸鋇和苯甲酸銅按釔鋇銅=1 2 3的原子比溶解于乙醇中，得到釔鋇銅氧前驅(qū)液；所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中釔、鋇和銅金屬離子的總濃度為lmol/L ；步驟103、將步驟101中所述納米銀溶膠在50°C條件下減壓蒸餾濃縮，將濃縮后的納米銀溶膠采用乙醇分散，將分散后的納米銀溶膠加入步驟102中所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中，混合均勻得到銀納米粒子質(zhì)量百分含量為2%的前驅(qū)溶膠；所述前驅(qū)溶膠中的銀納米粒子為球形；步驟⑵涂覆采用浸涂法將103中所述前驅(qū)溶膠均勻涂覆于Ce02/YSZ/%03/NiW 襯底上，得到厚度為40 μ m的濕膜，其中，所述YSZ為釔穩(wěn)定的氧化鋯；步驟( 熱解將步驟O)中所述濕膜在管式爐中進行低溫?zé)峤?，得到前?qū)膜；所述低溫?zé)峤獾倪^程為將管式爐以5°C/min的速率升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度高于200°C時向爐內(nèi)引入水汽分壓為2. 4%的濕氧氣，繼續(xù)升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度升至400°C時反應(yīng)結(jié)束，停止通氣隨爐冷卻；步驟(4)晶化將步驟( 中所述前驅(qū)膜進行晶化處理，得到納米銀摻雜釔鋇銅氧膜；所述晶化處理的過程為以30°C /min的速率升溫至740°C，并在水汽分壓為3. 1%，氧氣質(zhì)量含量為IOOppm的濕氬氧混合氣氛下恒溫池，然后在氧氣質(zhì)量含量為IOOppm的干燥的氬氧混合氣氛下隨爐冷卻，當(dāng)溫度降至525°C時將氣氛更換為氧氣氛，當(dāng)溫度降至450°C 時恒溫池，最后在氧氣氛下隨爐冷卻。本實施例的前驅(qū)溶膠中納米銀粒子分布均勻，不團聚，具有高穩(wěn)定性，尺寸小于 20nm,制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜成相溫度低，形核均勻，納米銀摻雜釔鋇銅氧膜中超導(dǎo)層的厚度550nm，超導(dǎo)性能優(yōu)異，Jc達到1. 2MA/cm2。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟(1)前驅(qū)溶膠的制備步驟101、將硝酸銀溶解于乙醇和水的混合溶劑中，配制成硝酸銀濃度為0. 01mol/L 0. 5mol/L的溶液，以所配制的溶液為反應(yīng)液，以氬氣流為陰極，銀箔為陽極，接通電源進行電化學(xué)反應(yīng)，得到納米銀溶膠；所述混合溶劑中乙醇和水的體積比為1 1 10;步驟102、將三氟乙酸釔、三氟乙酸鋇和苯甲酸銅按釔鋇銅=1 2 3的原子比溶解于乙醇中，得到釔鋇銅氧前驅(qū)液；所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中釔、鋇和銅金屬離子的總濃度為 0. 5mol/L 2. 5mol/L ；步驟103、將步驟101中所述納米銀溶膠在50°C條件下減壓蒸餾濃縮，將濃縮后的納米銀溶膠采用乙醇分散，將分散后的納米銀溶膠加入步驟102中所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中，混合均勻得到前驅(qū)溶膠；所述前驅(qū)溶膠中銀納米粒子的質(zhì)量百分含量為0. 5% 5% ；步驟( 涂覆采用浸涂法將步驟103中所述前驅(qū)溶膠均勻涂覆于Ce02/YSZ/Y203/NiW 襯底上，得到厚度為10 μ m 50 μ m的濕膜，其中，所述YSZ為釔穩(wěn)定的氧化鋯；步驟( 熱解將步驟O)中所述濕膜在管式爐中進行低溫?zé)峤?，得到前?qū)膜；步驟(4)晶化將步驟(3)中所述前驅(qū)膜進行晶化處理，得到納米銀摻雜釔鋇銅氧膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的制備方法，其特征在于，步驟 101中所述混合溶劑中乙醇和水的體積比為1 2 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的制備方法，其特征在于，步驟 101中所述電化學(xué)反應(yīng)過程中，采用不銹鋼針管向反應(yīng)液中通入氬氣流，將不銹鋼針管放置在反應(yīng)液表面以上2mm 5mm，控制氬氣流的氣體流量為200mL/min 1000mL/min，電化學(xué)反應(yīng)電壓為0. 5KV IV，電流為ImA 20mA，反應(yīng)時間為IOmin 60min。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的制備方法，其特征在于，所述氬氣流的氣體流量為500mL/min，電化學(xué)反應(yīng)電壓為1KV，電流為10mA。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的制備方法，其特征在于，步驟 102中所述釔鋇銅氧前驅(qū)液中釔、鋇和銅金屬離子的總濃度為1. 5mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的制備方法，其特征在于，步驟 103中所述前驅(qū)溶膠中銀納米粒子的質(zhì)量百分含量為 3%，所述前驅(qū)溶膠中的銀納米粒子為球形或柱形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的制備方法，其特征在于，步驟 (3)中所述低溫?zé)峤獾倪^程為將管式爐以2V /min 10°C /min的速率升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度高于200°C時向爐內(nèi)引入水汽分壓為2% 2. 5%的濕氧氣，繼續(xù)升溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度升至 400 0C時反應(yīng)結(jié)束，停止通氣隨爐冷卻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的制備方法，其特征在于，所述升溫速率為5°C /min，所述濕氧氣的水汽分壓為2. 3%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜制備方法，其特征在于，步驟(4) 中所述晶化處理的過程為以15°C /min 35°C /min的速率升溫至710°C 740°C，并在濕氬氧混合氣氛下恒溫2h，然后在干燥的氬氧混合氣氛下隨爐冷卻，當(dāng)溫度降至525°C時將氣氛更換為氧氣氛，當(dāng)溫度降至450°C時恒溫池，最后在氧氣氛下隨爐冷卻；所述濕氬氧混合氣氛的水汽分壓為2. 5% 3. 5%，濕氬氧混合氣氛中氧氣質(zhì)量含量為lOOppm，余量為氬氣；所述干燥的氬氧混合氣氛中氧氣質(zhì)量含量為lOOppm，余量為氬氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜制備方法，其特征在于，所述升溫速率為25°C /miri，所述濕氬氧混合氣氛的水汽分壓為3. 1%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米銀摻雜釔鋇銅氧膜的制備方法，該方法為一、采用電化學(xué)反應(yīng)制備納米銀溶膠，將納米銀溶膠加入釔鋇銅氧前驅(qū)液中制備前驅(qū)溶膠；二、將前驅(qū)溶膠均勻涂覆于CeO2/YSZ/Y2O3/NiW襯底上得到濕膜；三、低溫?zé)峤獾玫角膀?qū)膜；四、晶化處理得到納米銀摻雜釔鋇銅氧膜。本發(fā)明采用電化學(xué)反應(yīng)制備納米銀粒子，不需要分散劑、還原劑等復(fù)雜化合物，容易獲得高純無雜質(zhì)的納米銀溶膠，制備的前驅(qū)溶膠中納米銀粒子分布均勻，不團聚，尺寸小于20nm，具有高穩(wěn)定性，采用該前驅(qū)溶膠涂覆后制備的納米銀摻雜釔鋇銅氧膜成相溫度低，形核均勻，具有厚度為400nm～600nm的超導(dǎo)層，超導(dǎo)層的超導(dǎo)性能優(yōu)異。
文檔編號C04B41/85GK102351571SQ20111023590
公開日2012年2月15日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者于澤銘, 盧亞鋒, 李成山, 白利鋒, 金利華 申請人:西北有色金屬研究院