[发明专利]一种纳米银掺杂钇钡铜氧膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于薄膜材料技术领域，具体涉及一种纳米银掺杂钇钡铜氧膜的制备方法。

背景技术

涂层导体以其77K下优越的高场性能成为目前实用高温超导材料研究的热点之一。人们成功发展了化学溶液沉积技术制备YBCO超导膜，其中对于晶化过程中的形核与晶粒优势取向生长是研究的重点。在采用化学溶液沉积技术制备涂层导体的过程中，纳米银加入到超导膜中，有利于降低超导层的成相温度，促进其均匀形核生长。

在REBCO(RE代表稀土元素)大块制备过程中，通过银掺杂来降低REBCO坯体的熔点，促使冷籽晶诱导大块的生长，它对于银粒子的纯度和尺寸要求不高。而在涂层导体制备过程中，要求银粒子在纳米尺寸且具有良好均一性以及分散性。目前涂层导体中所掺杂的纳米银粒子均采用机械球磨工艺或化学还原法制备，采用机械球磨工艺制备的银粒子形状不规则、粒径大，造成掺杂银的前驱溶胶不稳定；而采用化学还原法制备的纳米银粒子，容易在胶体中引入杂质，使得制备的超导层性能降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种纳米银掺杂钇钡铜氧膜的制备方法。采用该方法制备的纳米银掺杂钇钡铜氧膜成相温度低，形核均匀，具有优异的超导性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种纳米银掺杂钇钡铜氧膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤(1)前驱溶胶的制备：

步骤101、将硝酸银溶解于乙醇和水的混合溶剂中，配制成硝酸银浓度为0.01mol/L～0.5mol/L的溶液，以所配制的溶液为反应液，以氩气流为阴极，银箔为阳极，接通电源进行电化学反应，得到纳米银溶胶；所述混合溶剂中乙醇和水的体积比为1∶1～10；

步骤102、将三氟乙酸钇、三氟乙酸钡和苯甲酸铜按钇∶钡∶铜＝1∶2∶3的原子比溶解于乙醇中，得到钇钡铜氧前驱液；所述钇钡铜氧前驱液中钇、钡和铜金属离子的总浓度为0.5mol/L～2.5mol/L；

步骤103、将步骤101中所述纳米银溶胶在50℃条件下减压蒸馏浓缩，将浓缩后的纳米银溶胶采用乙醇分散，将分散后的纳米银溶胶加入步骤102中所述钇钡铜氧前驱液中，混合均匀得到前驱溶胶；所述前驱溶胶中银纳米粒子的质量百分含量为0.5％～5％；

步骤(2)涂覆：采用浸涂法将步骤103中所述前驱溶胶均匀涂覆于CeO₂/YSZ/Y₂O₃/NiW衬底上，得到厚度为10μm～50μm的湿膜，其中，所述YSZ为钇稳定的氧化锆；

步骤(3)热解：将步骤(2)中所述湿膜在管式炉中进行低温热解，得到前驱膜；

步骤(4)晶化：将步骤(3)中所述前驱膜进行晶化处理，得到纳米银掺杂钇钡铜氧膜。

上述的一种纳米银掺杂钇钡铜氧膜制备方法，步骤101中所述混合溶剂中乙醇和水的体积比为1∶2～5。

上述的一种纳米银掺杂钇钡铜氧膜制备方法，步骤101中所述电化学反应过程中，采用不锈钢针管向反应液中通入氩气流，将不锈钢针管放置在反应液表面以上2mm～5mm，控制氩气流的气体流量为200mL/min～1000mL/min，电化学反应电压为0.5KV～2KV，电流为1mA～20mA，反应时间为10min～60min。

上述的一种纳米银掺杂钇钡铜氧膜制备方法，所述氩气流的气体流量优选500mL/min，电化学反应电压优选1KV，电流优选10mA。

上述的一种纳米银掺杂钇钡铜氧膜制备方法，步骤102中所述钇钡铜氧前驱液中钇、钡和铜金属离子的总浓度优选1.5mol/L。

上述的一种纳米银掺杂钇钡铜氧膜制备方法，步骤103中所述前驱溶胶中银纳米粒子的质量百分含量优选1％～3％，所述前驱溶胶中的银纳米粒子为球形或柱形。

上述的一种纳米银掺杂钇钡铜氧膜制备方法，步骤(3)中所述低温热解的过程为：将管式炉以2℃/min～10℃/min的速率升温，当炉内温度高于200℃时向炉内引入水汽分压为2％～2.5％的湿氧气，继续升温，当炉内温度升至400℃时反应结束，停止通气随炉冷却。

上述的一种纳米银掺杂钇钡铜氧膜制备方法，所述升温速率优选5℃/min，所述湿氧气的水汽分压优选2.3％。