CN115448361A - 一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体及其制备方法 - Google Patents

一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115448361A
CN115448361A CN202211071118.4A CN202211071118A CN115448361A CN 115448361 A CN115448361 A CN 115448361A CN 202211071118 A CN202211071118 A CN 202211071118A CN 115448361 A CN115448361 A CN 115448361A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
ceramic powder
zirconium
zirconia ceramic
nano
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211071118.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115448361B (zh
Inventor
张晓媛
石强强
丁凡
黄林泉
朱小宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi Coal and Chemical Technology Institute Co Ltd
Original Assignee
Shaanxi Coal and Chemical Technology Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi Coal and Chemical Technology Institute Co Ltd filed Critical Shaanxi Coal and Chemical Technology Institute Co Ltd
Priority to CN202211071118.4A priority Critical patent/CN115448361B/zh
Publication of CN115448361A publication Critical patent/CN115448361A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115448361B publication Critical patent/CN115448361B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G25/00Compounds of zirconium
    • C01G25/02Oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/30Three-dimensional structures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/62Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/64Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体及其制备方法,具体步骤如下:沉淀法制备白色氢氧化锆溶胶C,将有机酸溶液滴加到白色氢氧化锆溶胶C中,加热,得到溶胶D;对溶胶D进行多次离心分离得到的白色胶体,并对白色胶体进行多次洗涤;对步骤S2的胶体进行干燥,并在666℃~1666℃,煅烧2h~6h,最后进行后处理得到粒度D56小于166nm,比表面积为14m2/g~24m2/g的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。本发明通过引入有机酸,降低前驱体氢氧化锆粒子的粒度,同时在加入有机酸后还进行了加热,使氢氧化锆胶体结构破坏转化为锆络合物,可以有效降低粉体粒径,解决了纳米四方相氧化锆陶瓷粉体粒度大、团聚严重的问题。

Description

一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体及其制备方法
技术领域
本发明属于粉体材料制备技术领域,具体涉及一种粒度D56小于166nm,比表面积(BET)为14~24m2/g的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体及其制备方法。
背景技术
氧化锆粉体由于其高硬度、高强度、高耐磨等优良性能,已经被广泛应用于机械、电子信息、生物医药等领域。随着电子信息技术的高速发展,对氧化锆陶瓷的性能要求也在不断提高。而氧化锆粉体的纯度、粒度、表面性能和粒子形状都决定了陶瓷产品的良品率和性能。因此,获得高性能的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体是目前研究的重点。沉淀法是目前最常用的制备氧化锆粉体的工艺,氨水与氧氯化锆得到氢氧化锆沉淀,水洗干燥后煅烧得到氧化锆粉体,工艺简单成本低。但这种工艺得到的氢氧化锆前驱体粘度高、粒度大,导致煅烧得到的氧化锆粉体团聚严重、粒度大。这些都极大的限制了氧化锆陶瓷在电子领域的开发与应用。而其他方法如气相法、水热法和醇盐法成本高、设备投资大,不适合工业化大规模生产。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体及其制备方法,在传统沉淀法的基础上,加入有机酸作为协同沉淀剂,在氢氧化锆前驱体制备阶段降低胶体粒度,最后经洗涤、煅烧、粉碎、干燥得到D56<166nm,比表面积(BET)在14~24m2/g的氧化锆粉体。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的制备方法,具体步骤如下:
S1锆盐沉淀法制备白色氢氧化锆溶胶C,将有机酸溶液滴加到白色氢氧化锆溶胶C中,滴加的同时加热,得到溶胶D;
S2对溶胶D进行多次离心分离得到的白色胶体,并对白色胶体进行多次洗涤;
S3对步骤S2的胶体进行干燥,并在666℃~1666℃,煅烧2h~6h,最后进行粉碎处理得到纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
进一步的,步骤S1中,有机酸为乙酸、草酸、柠檬酸、丁二酸中的一种或几种,所述有机酸溶液的浓度为6.1mol/L~1.5mol/L,加入有机酸的量为所述锆盐沉淀法中使用的锆盐质量的15wt%~46wt%,。
进一步的,步骤S1中,所述加热为在65℃~65℃下加热6.5h~3h。
进一步的,步骤S1中,有机酸溶液的滴加速度为3ml/min~16ml/min。
进一步的,步骤S1中,所述锆盐沉淀法具体为:
S1.1制备溶液A,溶液A中溶质包括锆盐、含有掺杂元素的盐和表面活性剂;将碱性沉淀剂溶液作为溶液B;
S1.2将溶液A滴加到溶液B中,得到白色氢氧化锆溶胶C,并搅拌。
进一步的,步骤S1.1中,溶液A中,锆盐的浓度为6.1mol/L~1.6mol/L,表面活性剂的浓度为6.3wt%~1.2wt%。
进一步的,步骤S1.1中,所述锆盐为氧氯化锆、四氯化锆、硝酸氧锆或乙酰丙酮锆;
所述含有掺杂元素的盐为硝酸钇、硝酸铈、硝酸镧中的一种或几种;
所述表面活性为高分子聚合物,为聚乙二醇、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种;
所述碱性沉淀剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢铵中的一种或几种。
进一步的,步骤S1.2中,溶液A与溶液B的摩尔质量比为1:4。
进一步的,步骤S3中,所述粉碎处理为球磨和/或气流粉碎,其中球磨采用粒径为6.8~3mm的氧化锆磨珠,采用去离子水为介质,固液体积比为6.2~1:5,转速为1666rpm~2266rpm;气流粉碎采用陶瓷内衬,粉碎压力为6.2MPa~6.8MPa。
本发明还提供一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体,根据上述方法制得,其粒度D56小于166nm,比表面积为14m2/g~24m2/g。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明提供一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的制备方法,易于实施,过程可控,安全性高,本发明方法在常规沉淀法的基础上,通过引入有机酸并加热,使氢氧化锆胶体结构破坏转化为锆络合物,降低了前驱体粒子的粒度,实现调节粒径的目的,可以有效降低粉体粒径,解决了纳米四方相氧化锆陶瓷粉体粒度大、团聚严重的问题,且粉体比表面积BET在14~24m2/g,低比表有利于粉体成型烧制得到高致密度陶瓷;并且本发明引入的有机酸可在煅烧工段经666℃以上煅烧完全除去,无需增加除杂工艺,得到的粉体纯度高。
进一步的,本方法加热时,加热温度低于65°,时间低于3h,过程可控,安全性高且不会增加能耗,不会增加生产成本,最后得到能得到符合要求的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
进一步的,本方法基于目前已实现工业化生产氧化锆的沉淀法工艺,仅需简单加热搅拌工艺,即可采用本方法制备D56小于166nm的四方相纳米级氧化锆粉体,可便利的与现有工艺产线进行耦合。
附图说明
图1为本发明制备四方相纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的XRD表征结果图;
图2为本发明制备四方相纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的粒度分布测试结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本发明提供一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的制备方法,首先将氧化锆前驱体锆盐溶液与碱性沉淀剂反应得到氢氧化锆沉淀,然后加入有机酸溶液并加热,最后经离心水洗、干燥、煅烧得到氧化锆粉体,再经过后处理工艺就可以得到粒度D56小于166nm的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
纳米四方相氧化锆陶瓷粉体制备具体步骤为:
步骤1:将一定量的锆盐、含有掺杂元素的盐和表面活性剂溶解到水中,机械搅拌得到澄清透明溶液,将此溶液记为溶液A。
溶液A中,锆盐的浓度为6.1mol/L~1.6mol/L,表面活性剂的浓度为6.3wt%~1.2wt%,含有掺杂元素的盐的掺杂比例根据客户需求决定。
取一定量浓度为1~1.5mol/L的碱性沉淀剂溶液,记为溶液B。
步骤2:将溶液A用蠕动泵滴加到溶液B中,蠕动泵滴加速度为4ml/min,得到白色氢氧化锆溶胶C并机械搅拌1~12h。其中:溶液A与溶液B的摩尔质量比为1:4。
步骤3:将浓度为6.1~1.5mol/L的有机酸溶液采用蠕动泵以3ml/min~16ml/min的滴加速度滴加到白色氢氧化锆溶胶C中,蠕动泵转速为66~156rpm,滴加的同时在65~65℃下加热6.5~3h,得到溶胶D,并机械搅拌1~12h。
优选的,加入有机酸的量为锆盐质量的15wt%~46wt%。
步骤4:将溶胶D进行在6666~12666rpm离心分离5~15min,得到白色胶体,然后水洗,然后用离心机进行固液分离,重复多次,去除杂质。
步骤5:对步骤4得到的白色胶体进行干燥,然后在空气气氛中,在666~1666℃煅烧2~6h,最后进行球磨和/或气流粉碎即可得到D56小于166nm的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
优选的,步骤1中,锆盐为氧氯化锆、四氯化锆、硝酸氧锆或乙酰丙酮锆。
优选的,步骤1中,含有掺杂元素的盐为硝酸钇、硝酸铈、硝酸镧中的一种或几种。
优选的,步骤1中,表面活性为高分子聚合物,为聚乙二醇、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
优选的,步骤1中,碱性沉淀剂为浓度为25~28%的氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢铵中的一种或几种。
优选的,步骤3中,有机酸为乙酸、草酸、柠檬酸、丁二酸中的一种或几种。
优选的,步骤4中,水为经过净化处理得到的去离子水。
优选的,步骤2、3中,机械搅拌采用聚四氟乙烯材质搅拌桨。
优选的,步骤5中,干燥为真空干燥、旋蒸、喷雾干燥和烘干中的一种或几种。
优选的,步骤5中,球磨采用粒径为6.8~3mm的氧化锆磨珠,采用去离子水为介质,固液体积比为6.2~1:5,转速为1666~2266rpm;气流粉碎采用陶瓷内衬,粉碎压力为6.2~6.8MPa。
如图1的xrd衍射峰显示,本发明制得的氧化锆陶瓷粉体为四方相,从图2可以看出本发明得到的粉体粒度D56小于166nm,经检测制得的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的比表面积为14~24m2/g。实施例1
步骤1:将25g硝酸氧锆、1.25g硝酸钇和1.5gPEG-16666用566ml水溶解得到浓度为6.2mol/L的锆盐前驱体溶液。取27ml浓度为25~28%的氨水,稀释至276ml,浓度为1.5mol/L;
步骤2:用蠕动泵以4ml/min的滴加速度将锆盐前驱体溶液滴加到氨水中,得到氢氧化锆沉淀,并机械搅拌4h。
步骤3:取16g草酸,配置成浓度为1mol/L的溶液,用蠕动泵以3ml/min的滴加速度滴加到步骤2得到的溶液中,并在86℃下加热1h。然后机械搅拌溶液12h。
步骤4:在16666rpm的转速下将步骤3得到溶液离心分离,得到白色胶体,然后用去离子水洗涤胶体3次。
步骤5:将胶体用鼓风干燥箱在86℃下干燥4h,又在156℃下干燥2h。使用马弗炉在866℃煅烧4h,最后将得到的粉末样品采用3mm磨珠,固液体积比为1:5,转速为2266rpm,球磨2h处理,冻干后即得到D56为76nm,比表面积为23m2/g的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
实施例2
步骤1:将56g氧氯化锆、1.87g硝酸钇和2.5gPEG-16666用756ml水溶解得到浓度为6.2mol/L锆盐前驱体溶液。取46ml浓度为25~28%的氨水,稀释至666ml,浓度为1mol/L。
步骤2:用蠕动泵以4ml/min的滴加速度将锆盐前驱体溶液滴加到氨水中,并机械搅拌2h。
步骤3:取15g草酸,配置成浓度为1mol/L的溶液,用蠕动泵以5ml/min的滴加速度滴加到步骤2得到溶液中,并在86℃下加热2h。然后机械搅拌溶液12h。
步骤4:在16666rpm的转速下将步骤3得到溶液离心分离,得到白色胶体,然后用去离子水洗涤胶体3次。
步骤5:将胶体用鼓风干燥箱在86℃下干燥4h,又在156℃下干燥2h。使用马弗炉在1666℃煅烧4h,最后将得到的粉末样品采用1mm磨珠,固液体积比为6.5:5,转速为1566rpm,球磨2h处理,冻干后即得到D56为76nm,比表面积为23m2/g的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
实施例3
步骤1:将25g乙酰丙酮锆、1.25g硝酸钇和1.5gPEG-16666用566ml水溶解,浓度为6.1mol/L。取13.5ml浓度为25~28%的氨水,稀释至176ml,浓度为1.2mol/L;
步骤2:用蠕动泵以4ml/min的滴加速度将锆盐前驱体溶液滴加到氨水中,并机械搅拌2h。
步骤3:取5g柠檬酸,配置成浓度为1mol/L的溶液,用蠕动泵以8ml/min的滴加速度滴加到步骤2得到溶液中,然后机械搅拌溶液12h。
步骤4:在12666rpm的转速下将步骤3得到溶液离心分离,得到白色胶体,然后用去离子水洗涤胶体3次。
步骤5:将胶体使用旋蒸干燥,使用马弗炉在1666℃煅烧4h,最后将得到的粉末样品采用气流粉碎处理,处理压力为6.6MPa,最后得到D56为66nm,比表面积为15m2/g的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
实施例4
步骤1:将56g四氯化锆、1.87g硝酸铈和2.5g聚丙烯酸用215ml水溶解得到浓度为1mol/L锆盐前驱体溶液。取34g氢氧化钠,加水配制成浓度为1mol/L的溶液。
步骤2:用蠕动泵以4ml/min的滴加速度将锆盐前驱体溶液滴加到氢氧化钠溶液中,并机械搅拌1h。
步骤3:取12g丁二酸,配置成浓度为1.5mol/L的溶液,将丁二酸溶液用蠕动泵以3ml/min的滴加速度滴加到步骤2得到的溶液中,并在65℃下加热3h,然后机械搅拌溶液1h。
步骤4:在6666rpm转速下将步骤3得到溶液离心分离,得到白色胶体,然后用去离子水洗涤胶体3次。
步骤5:用鼓风干燥箱在86℃下干燥4h,又在156℃下干燥2h。使用马弗炉在666℃煅烧6h,最后将得到的粉末样品采用6.8mm磨珠,固液体积比为6.2:5,转速为1666rpm,球磨2h处理,得到D56为85nm,比表面积为26m2/g的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
实施例5
步骤1:将25g硝酸氧锆、1.25g硝酸镧和1.5g聚乙烯吡咯烷酮用226ml水溶解,得到浓度为6.5mol/L的锆盐前驱体溶液。取24g氢氧化钾,配置为浓度为1.2mol/L的溶液。
步骤2:用蠕动泵以4ml/min的滴加速度将锆盐前驱体溶液滴加到氢氧化钾溶液中,并机械搅拌6h。
步骤3:取3.75g乙酸和草酸,配置成浓度为6.1mol/L的溶液,将乙酸和草酸溶液用蠕动泵以16ml/min的速度滴加到步骤2得到的溶液中,并在65℃下加热6.5h,然后机械搅拌溶液6h。
步骤4:在16666rpm转速下将步骤3得到溶液离心分离,得到白色胶体,然后用去离子水洗涤胶体3次。
步骤5:用鼓风干燥箱在86℃下干燥4h,又在156℃下干燥2h。使用马弗炉在1666℃煅烧4h,最后将得到的粉末样品采用1mm磨珠,固液体积比为6.5:5,转速为1566rpm,球磨2h处理,冻干后即得到D56为85nm,比表面积为26m2/g的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
实施例6
步骤1:将25g氧氯化锆、1.25g硝酸钇和硝酸铈、2.5gPEG-16666和聚丙烯酸用566ml水溶解,得到浓度为6.15mol/L的锆盐溶液。取24.5g碳酸氢铵,配制为浓度1.5mol/L的溶液.
步骤2:用蠕动泵以4ml/min的滴加速度将锆盐前驱体溶液滴加到碳酸氢铵溶液中,并机械搅拌1h。
步骤3:取6.25g柠檬酸和草酸,配置成浓度为1.5mol/L的溶液,将柠檬酸和草酸溶液用蠕动泵16ml/min的速度滴加到步骤2得到的溶液中,并在76℃下加热2h,然后机械搅拌溶液12h。
步骤4:在16666rpm下将步骤3得到溶液离心分离,得到白色胶体,然后用去离子水洗涤胶体3次。
步骤5:用鼓风干燥箱在86℃下干燥4h,又在156℃下干燥2h。最后将得到的粉末样品采用气流粉碎处理,处理压力为6.2MPa,最后得到D56为65nm,比表面积为12m2/g的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
实施例7
步骤1:将56g氧氯化锆、1.87g硝酸钇和2.5gPEG-16666用756ml水溶解得到浓度为6.2mol/L锆盐前驱体溶液。取46ml浓度为25~28%的氨水,稀释至666ml,浓度为1mol/L。
步骤2:用蠕动泵以4ml/min的滴加速度将锆盐前驱体溶液滴加到氨水中,并机械搅拌2h。
步骤3:取12g草酸,配置成浓度为1.2mol/L的溶液,用蠕动泵以5ml/min的滴加速度滴加到步骤2得到溶液中,并在66℃下加热1h,然后机械搅拌溶液12h。
步骤4:在12666rpm下将步骤3得到溶液离心分离,得到白色胶体,然后用去离子水洗涤胶体3次。
步骤5:将胶体用鼓风干燥箱在86℃下干燥4h,又在156℃下干燥2h。使用马弗炉在866℃煅烧2h,最后将得到的粉末样品采用6.8mm磨珠,固液体积比为6.5:5,转速为2166rpm,球磨2h处理,冻干后即得到D56为65nm,比表面积为24m2/g的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
实施例8
步骤1:将25g硝酸氧锆、1.25g硝酸钇和1.5gPEG-16666用566ml水溶解。取25ml浓度为25~28%的氨水,稀释至256ml。
步骤2:用蠕动泵以4ml/min的滴加速度将锆盐前驱体溶液滴加到氨水中,并机械搅拌2h。
步骤3:取16g乙酸,配置成浓度为1mol/L的溶液,将乙酸溶液用蠕动泵以4ml/min的滴加速度滴加到步骤2得到的溶液中,并在86℃下加热1h,然后机械搅拌溶液12h。
步骤4:在6666rpm转速下将步骤3得到溶液离心分离,得到白色胶体,然后用去离子水洗涤胶体3次。
步骤5:用鼓风干燥箱在86℃下干燥4h,又在156℃下干燥2h。使用马弗炉在866℃煅烧4h,最后将得到的粉末样品采用6.8mm磨珠,固液体积比为1:5,转速为1666rpm,球磨2h处理,冻干后即得到D56为65nm,比表面积为24m2/g的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。实施例
对比例1
步骤1:将56g氧氯化锆、1.87g硝酸钇和2.5gPEG-16666用756ml水溶解得到浓度为6.2mol/L锆盐前驱体溶液。取46ml浓度为25~28%的氨水,稀释至666ml,浓度为1mol/L。
步骤2:用蠕动泵以4ml/min的滴加速度将锆盐前驱体溶液滴加到氨水中,并机械搅拌2h。
步骤3:在8666转速下将步骤2得到溶液离心分离,得到白色胶体,然后用去离子水洗涤胶体3次。
步骤4:将胶体用鼓风干燥箱在86℃下干燥4h,又在156℃下干燥2h。使用马弗炉在866℃煅烧4h,最后将得到的粉末样品采用6.8mm磨珠,固液体积比为6.5:5,转速为2166rpm,球磨2h处理,冻干后即得到D56为566nm,比表面积为6m2/g的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
对比例2
步骤1:将56g氧氯化锆、1.87g硝酸钇和2.5gPEG-16666用756ml水溶解得到浓度为6.2mol/L锆盐前驱体溶液。取46ml浓度为25~28%的氨水,稀释至666ml,浓度为1mol/L。
步骤2:用蠕动泵以4ml/min的滴加速度将锆盐前驱体溶液滴加到氨水中,并机械搅拌2h。
步骤3:取12g草酸,配置成浓度为1mol/L的溶液,用蠕动泵以5ml/min的滴加速度滴加到步骤2得到溶液中,然后机械搅拌溶液12h。
步骤4:在16666rpm下将步骤3得到溶液离心分离,得到白色胶体,然后用去离子水洗涤胶体3次。
步骤5:将胶体用鼓风干燥箱在86℃下干燥4h,又在156℃下干燥2h。使用马弗炉在866℃煅烧4h,最后将得到的粉末样品采用6.8mm磨珠,固液体积比为6.5:5,转速为2166rpm,球磨2h处理,冻干后即得到D56为566nm,比表面积为6m2/g的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
对比例3
步骤1:将25g硝酸氧锆、1.25g硝酸钇和1.5gPEG-16666用566ml水溶解得到浓度为6.2mol/L的锆盐前驱体溶液。取27ml浓度为25~28%的氨水,稀释至276ml,浓度为1.5mol/L;
步骤2:用蠕动泵以4ml/min的滴加速度将锆盐前驱体溶液滴加到氨水中,并机械搅拌2h。
步骤3:取16g乙酸,配置成浓度为1mol/L的溶液,将乙酸溶液用蠕动泵以4ml/min的滴加速度滴加到步骤2得到的溶液中,并在86℃下加热1h,然后机械搅拌溶液12h。
步骤4:在6666rpm转速下将步骤3得到溶液离心分离,得到白色胶体,然后用去离子水洗涤胶体3次。
步骤5:用鼓风干燥箱在86℃下干燥4h,又在156℃下干燥2h。使用马弗炉在1666℃煅烧4h,得到D56为266nm,比表面积为16m2/g的纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
如图2所示,将各实施例汇总结果如下,对比实施例1和对比例3可以看出,加入有机酸可以有效降低粉体原始粒径,在叠加球磨或者气流粉碎等处理后,粒度可降至166nm以下,远优于不加有机酸工艺制备的产品粒度(对比例1),且引入有机酸必须进行加热工艺处理,否则无法达到降低粉体粒度的目的(对比例2)。
实施例 原料 添加有机酸 加酸后是否加热 后处理工艺 粒度D56(nm)
实施例1 硝酸氧锆 草酸 球磨 76
实施例2 氧氯化锆 草酸 球磨 76
实施例3 乙酰丙酮锆 柠檬酸 气流粉碎 66
对比例1 氧氯化锆 球磨 566
对比例2 氧氯化锆 草酸 球磨 566
对比例3 硝酸氧锆 乙酸 266

Claims (10)

1.一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
S1锆盐沉淀法制备白色氢氧化锆溶胶C,将有机酸溶液滴加到白色氢氧化锆溶胶C中,滴加的同时加热,得到溶胶D;
S2对溶胶D进行多次离心分离得到的白色胶体,并对白色胶体进行多次洗涤;
S3对步骤S2的胶体进行干燥,并在600℃~1000℃,煅烧2h~6h,最后进行粉碎处理得到纳米四方相氧化锆陶瓷粉体。
2.根据权利要求1所述的一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的制备方法,其特征在于,步骤S1中,有机酸为乙酸、草酸、柠檬酸、丁二酸中的一种或几种,加入有机酸的量为所述锆盐沉淀法中使用的锆盐质量的15wt%~40wt%,有机酸的浓度为0.1mol/L~1.5mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述加热为在65℃~95℃下加热0.5h~3h。
4.根据权利要求1所述的一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的制备方法,其特征在于,步骤S1中,有机酸溶液的滴加速度为3ml/min~10ml/min。
5.根据权利要求1所述的一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述锆盐沉淀法具体为:
S1.1制备溶液A,溶液A中溶质包括锆盐、含有掺杂元素的盐和表面活性剂;将碱性沉淀剂溶液作为溶液B;
S1.2将溶液A滴加到溶液B中,得到白色氢氧化锆溶胶C,并搅拌。
6.根据权利要求5所述的一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的制备方法,其特征在于,步骤S1.1中,溶液A中,锆盐的浓度为0.1mol/L~1.0mol/L,表面活性剂的浓度为0.3wt%~1.2wt%。
7.根据权利要求5所述的一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的制备方法,其特征在于,步骤S1.1中,所述锆盐为氧氯化锆、四氯化锆、硝酸氧锆或乙酰丙酮锆;
所述含有掺杂元素的盐为硝酸钇、硝酸铈、硝酸镧中的一种或几种;
所述表面活性为高分子聚合物,为聚乙二醇、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种;
所述碱性沉淀剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢铵中的一种或几种。
8.根据权利要求5所述的一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的制备方法,其特征在于,步骤S1.2中,溶液A与溶液B的摩尔质量比为1:4。
9.根据权利要求1所述的一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体的制备方法,其特征在于,步骤S3中,所述粉碎处理为球磨和/或气流粉碎,其中球磨采用粒径为0.8~3mm的氧化锆磨珠,采用去离子水为介质,固液体积比为0.2~1:5,转速为1000rpm~2200rpm;气流粉碎采用陶瓷内衬,粉碎压力为0.2MPa~0.8MPa。
10.一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体,其特征在于,根据权利要求1-9中任一项所述的方法制得,其粒度D50小于100nm,比表面积为14m2/g~24m2/g。
CN202211071118.4A 2022-09-02 2022-09-02 一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体及其制备方法 Active CN115448361B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211071118.4A CN115448361B (zh) 2022-09-02 2022-09-02 一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211071118.4A CN115448361B (zh) 2022-09-02 2022-09-02 一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115448361A true CN115448361A (zh) 2022-12-09
CN115448361B CN115448361B (zh) 2024-02-27

Family

ID=84300897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211071118.4A Active CN115448361B (zh) 2022-09-02 2022-09-02 一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115448361B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA85332C2 (ru) * 2007-11-27 2009-01-12 Государственное Высшее Учебное Заведение "Украинский Государственный Химико-Технологический Университет" Способ получения порошка стабилизированного диоксида циркония
CN102040381A (zh) * 2009-10-19 2011-05-04 大连路明纳米材料有限公司 一种超细氧化锆粉体的制备方法
CN111377737A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 上海元颉新材料科技有限公司 四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料及其制备方法
CN112266244A (zh) * 2020-10-14 2021-01-26 安徽元琛环保科技股份有限公司 一种高烧结活性氧化锆粉体的制备方法
CN112429771A (zh) * 2020-11-23 2021-03-02 山东国瓷功能材料股份有限公司 纳米氧化锆粉体、其制备方法及所得分散液、光学膜
CN112499678A (zh) * 2020-11-23 2021-03-16 山东国瓷功能材料股份有限公司 纳米氧化锆粉体、其制备方法及所得分散液、光学膜

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA85332C2 (ru) * 2007-11-27 2009-01-12 Государственное Высшее Учебное Заведение "Украинский Государственный Химико-Технологический Университет" Способ получения порошка стабилизированного диоксида циркония
CN102040381A (zh) * 2009-10-19 2011-05-04 大连路明纳米材料有限公司 一种超细氧化锆粉体的制备方法
CN111377737A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 上海元颉新材料科技有限公司 四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料及其制备方法
CN112266244A (zh) * 2020-10-14 2021-01-26 安徽元琛环保科技股份有限公司 一种高烧结活性氧化锆粉体的制备方法
CN112429771A (zh) * 2020-11-23 2021-03-02 山东国瓷功能材料股份有限公司 纳米氧化锆粉体、其制备方法及所得分散液、光学膜
CN112499678A (zh) * 2020-11-23 2021-03-16 山东国瓷功能材料股份有限公司 纳米氧化锆粉体、其制备方法及所得分散液、光学膜

Also Published As

Publication number Publication date
CN115448361B (zh) 2024-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4992003B2 (ja) 金属酸化物微粒子の製造方法
CN101234750B (zh) 一种超细微粒和纳米颗粒的制备方法
CN109019656B (zh) 纳米稀土氧化物粉体的生产方法
CN110203969A (zh) 一种高分散四方相纳米氧化锆及其制备方法
CN108640677B (zh) 一种晶粒尺寸可控的纳米复合氧化锆粉体制备方法
CN115974550B (zh) 一种粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料的制备方法
CN104528799B (zh) 一种镁基稀土六铝酸盐超细粉体的制备方法
CN112266244A (zh) 一种高烧结活性氧化锆粉体的制备方法
CN109704403A (zh) 一种高韧性氧化锆基复合粉及其制备方法
CN113461051A (zh) 一种纳米氧化锆粉体的制备方法
CN113292929B (zh) 一种近球形La3+掺杂Ce1-xLaxO2纳米抛光粉及其制备方法
CN105129834B (zh) 一种纳米级稀土氧化物粉体的制备方法
CN108069453B (zh) 一种Ho:Sc2O3纳米晶粉体的快速制备方法
CN115448361B (zh) 一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体及其制备方法
CN112573570A (zh) 一种掺杂钪铈氧化锆超细粉体及其制备方法
CN108083334A (zh) 一种单分散球形纳米二氧化锆粉体材料的制备方法
CN1150130C (zh) 一种纳米稀土氧化物粉末的制备方法
CN116253564A (zh) 一种纳米级四方相钛酸钡粉末的制备工艺
CN1086206C (zh) 一种制备金属氧化物超细粉的溶剂萃取反胶团法及其用途
KR100504937B1 (ko) 제어된 입도 분포를 가지는 산화세륨 나노 분말의 제조방법
CN115818687B (zh) 一种超细α-Al2O3纳米粉体的制备方法
CN1583567A (zh) 一种无硬团聚的纳米氧化铝的制备方法
KR101248855B1 (ko) 침전법을 사용한 초미세 지르코니아 분말의 제조방법
JPH0316918A (ja) ジルコニア系酸化物粉末の製造方法
CN118561320A (zh) 一种纳米级钇稳定氧化锆粉体的共沉淀制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant