一种纳米级钇稳定氧化锆粉体的共沉淀制备方法

：本发明涉及一种纳米级钇稳定氧化锆(ysz)粉体的共沉淀制备方法。采用本发明方法制得的氧化锆粉体适用于制备高性能的氧化锆陶瓷。

背景技术

0、背景技术：

1、氧化锆(zro2)是一种高熔点、高沸点、高膨胀系数、低导热系数、高韧性的无机非金属材料，广泛应用于高温结构陶瓷、热障涂层、固体电解质以及催化剂等领域。其中，钇稳定氧化锆(ysz)陶瓷具有较高的断裂韧性和抗弯强度，常应用于牙体修复、种植、正畸等领域。为了更好地适应这些应用，需要纳米氧化锆粉体具有纯度高、粒度分布窄、少团聚、粒度可控等特点。

2、目前制备氧化锆粉体方法较多，包括化学共沉淀法、溶剂热法、溶胶凝胶法、喷雾热解法等。而制备的粉体中，时常伴随着严重的团聚现象。粉体的团聚主要分为弱范德华力相连接的软团聚和强化学键相连接的硬团聚。软团聚可以通过机械破碎消除，而硬团聚很难消除，会在后续烧结过程中导致晶粒异常长大而影响胚体致密化，从而影响烧结体的力学性能。所以，为了获得性能好的氧化锆陶瓷，需要制备出分散性好的氧化锆粉体。

3、申请号cn202211162173.4，发明名称：一种纳米氧化锆粉体的制备方法。先将锆盐、柠檬酸、氯化铵和水混合，然后将得到的混合溶液滴加到氨水中得到zr(oh)4胶体，随后进行陈化、水洗、醇洗，进行微波干燥和煅烧，得到纳米氧化锆粉体。该工艺虽然粉体分散均匀，颗粒较细，但是实验采用的微波干燥耗电量大、实验操作成本增大，不利于工业化生产。

4、申请号cn20231106432.5，发明名称：一种纳米氧化锆粉体及其制备方法。配制锆盐溶液与碱溶液，将锆盐溶液和碱溶液注入至高速旋转的螺旋状平台中心，反应液在平台中心混合，后沿螺旋通道流动直至甩离平台，收集得氧化锆前驱体溶液；将得到的氧化锆前驱体溶液进行离心分离，后加水清洗，最后得到前驱体；再次加去离子水将其配置成固含量1％～15％的混合溶液进行喷雾干燥；后收集到的粉体进行烧结；将烧结后的粉体中加入去离子水，配置固含量8％～20％的混合溶液注入砂磨机进行砂磨，完成后再次离心，然后使用无水乙醇清洗，最后烘干得到最终产物。该方法使用的实验设备难以工业化生产，不仅操作复杂，操作成本增大，而且粒径太大，不利于后期烧结。

5、申请号cn202311752279.4，发明名称：一种氧化钇稳定化氧化锆粉体的制备方法。具体方案：将无机盐作为锆源溶解在水中，然后加入钇源无机盐，获得含锆和钇离子的澄清水溶液；取络合剂溶解在水和乙醇的混合溶液中，再加入澄清水溶液中，混合均匀获得胶状水溶液，将分散剂的水溶液加入溶胶状水溶液中，搅拌至溶液澄清；将碱性沉淀剂溶液滴入溶液中，直至锆钇离子完全沉淀后，再静止陈化，过滤、洗涤并真空冷冻干燥获得干燥粉；后进行焙烧，获得目标产物。该方法的操作步骤复杂，同时粒径太大，不利于后期的烧结。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明的目的是为了克服现有制备方法中操作复杂、能耗高、团聚严重、颗粒大小不均匀、形貌不规则等问题，提供一种简单反向沉淀制备四方相zro2粉体的制备方法，采用不同浓度的碱溶液，滴定溶液至一定的ph值，制备得到的氧化锆纳米粉体分散性好，粒径分布窄，颗粒形貌为近球形，相组成为四方相。

2、本发明提供的一种纳米级钇稳定氧化锆粉体的共沉淀制备方法：

3、分别配置一定浓度的naoh、koh溶液、碳酸铵或氨水溶液，将配制的混合盐溶液按一定的速率滴加到25～70℃恒温磁力搅拌的碱性溶液中，经过共沉淀反应，过滤、洗涤、干燥、煅烧后制得纳米级氧化锆粉体。

4、上述混合盐溶液的制备是指将一定量的zrocl2·8h2o加入到水溶液中，按照y0.06zr0.94o1.97化学计量比加入一定量的y2o3，搅拌完全溶解。

5、上述共沉淀反应是指zr4+和y3+共同沉淀生成氢氧化物的过程，反应终点ph值为7～12均匀地成白色沉淀的过程。

6、上述反应所用的沉淀剂为naoh溶液或koh或氨水或碳酸铵溶液。

7、上述反应所用的碱溶液浓度为0.1～1mol/l。

8、上述的混合盐溶液浓度为的0.1～1mol/l。

9、上述前躯体的洗涤过程包括水洗及无水乙醇洗。

10、上述的干燥是在60～90℃下，干燥12h以上。

11、上述的煅烧是在500～900℃下，保温2～4h，制备出白色的zro2粉体。

12、本发明的方法具体实施步骤：

13、(1)称取一定量的zrocl2·8h2o，按照y0.06zr0.94o1.97化学计量比加入一定量的y2o3，搅拌配制0.1～1mol/l的混合盐溶液。

14、(2)称取一定量的naoh或koh或氨水或碳酸铵溶液，配制0.1～1mol/l的碱溶液；

15、(3)将混合盐溶液逐滴加入至60～80℃恒温磁力搅拌的碱性溶液[naoh、koh、nh3·h2o、(nh4)2co3]中，滴定至一定ph值(7～12)时停止；

16、(4)反应结束后，将絮状沉淀陈化0.5～4h后，经水洗、无水乙醇洗、过滤、干燥得到白色前驱体；

17、(5)将前驱体在500～900℃下，煅烧2～4h，得到纳米级的氧化锆粉体。本发明的效果：本实验操作简单，能耗低，反应过程迅速，制备出的粉体结晶度高，粉体相组成为四方相，粒径分布为15～31nm，形貌为近球形，这种性能良好的粉体适用于高质量氧化锆陶瓷的制备。

技术特征：

1.一种纳米级钇稳定氧化锆粉体的共沉淀制备方法：配制一定浓度的沉淀剂溶液，将锆的无机盐作为锆源，氧化钇作为钇源，制成混合盐溶液加入到碱溶液中，经过共沉淀反应，制得纳米级氧化锆粉体。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：采用操作简单的反向沉淀法，无分散剂加入。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述的锆的无机盐包括氧氯化锆、硫酸锆或硝酸氧锆。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：混合盐溶液的浓度为0.1～1mol/l。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述的沉淀剂为naoh溶液、koh溶液、氨水溶液或碳酸铵溶液。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是：碱溶液的浓度为0.1～1mol/l。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：具体步骤和条件为：

技术总结本发明涉及一种纳米级钇稳定氧化锆粉体的共沉淀制备方法。本发明的制备方法包括以下步骤：称取一定量的ZrOCl<subgt;2</subgt;·8H<subgt;2</subgt;O，按照Y<subgt;0.06</subgt;Zr<subgt;0.94</subgt;O<subgt;1.97</subgt;化学计量比加入一定量的Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;，搅拌溶解，配制0.1～1mol/L的混合盐溶液。称取一定量的NaOH、KOH、氨水或碳酸铵，配制0.1～1mol/L的碱溶液；将混合盐溶液逐滴加入至60～80℃恒温磁力搅拌的碱性溶液中，滴定至一定pH值(7～12)时停止；反应结束后，将絮状沉淀陈化0.5～4h后，经水洗、无水乙醇洗、过滤、干燥得到白色前驱体；将前驱体在500～900℃下，煅烧2～4h，得到纳米级的氧化锆粉体。本实验操作简单，能耗低，反应过程迅速，制备出的纳米粉体结晶度高，粉体相组成为四方相，粒径分布为15～31nm，形貌为近球形，这种性能良好的粉体适用于高质量氧化锆陶瓷的制备。技术研发人员：刘家祥,杨艳娜,常静娴,甘学贤,许小军,周悦芝受保护的技术使用者：北京化工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2