[發明專利]分子薄層氨化法制備球形氧化鋯粉體的方法

無效

• 申請號: 200610081427.4
• 申請日: 2006-05-19
• 公開（公告）號: CN101074115A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 唐清;楊瑋嬌;季清榮;李釩;安震濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01G25/02
• 分類號: C01G25/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于粉體合成領域，特別涉及一種采用分子薄膜氨化法制備超細球形ZrO₂粉體的方法。

技術背景

ZrO₂具有優良的力學性能、低的熱導性和良好的抗熱震性以及室溫下的高硬度，很好的耐磨性等性質而在高溫結構材料、高溫光學元件、氧敏元件和燃料電池等方面有著廣泛的應用。又由于ZrO₂表面具有弱酸弱堿雙功能特性，因此在催化領域中占有重要地位。隨著光子晶體的研究發展，ZrO₂超細粉體因其具有高折射率及良好的穩定性，在三維帶隙材料領域中有著廣泛的應用前景。

關于ZrO₂及其制備方法，有很多文獻進行了報道，例如：叢昱，梁東白在“液相沉淀法在有機溶劑中制備ZrO₂超細粒子的研究”中利用ZrOCl₂·8H₂O中的結晶水將其溶解到無水乙醇中，在343K下通入氨水，產生沉淀，對沉淀處理后得到粒徑為25nm的ZrO₂顆粒。王零森等人在“一種制備納米ZrO₂粉末的新方法”以乙二胺四乙酸(EDTA)為絡合劑，在80℃蒸發除去水分，得到溶膠，在120℃將溶膠干燥形成凝膠，煅燒凝膠得到平均粒徑為10nm的ZrO₂·8％Y₂O₃粉末。張淵明等“ZrO₂超細粒子的制備與表征”，在ZrOCl₂溶液中加入氨水產生沉淀，然后以乙醇或水為分散劑，利用噴霧熱解法得到ZrO₂納米顆粒，平均粒徑10nm左右，而且分布較窄。楊傳芳等人在“從溶劑萃取反向膠團合成優質ZrO₂超細粉”中選擇磷酸三丁酯(TBP)—煤油—鹽酸的工業化萃取鋯體系，確定了反向膠團溶液形成的條件，并以氨水為沉淀劑，使之與反向膠團溶液反應，將沉淀物洗滌、干燥、焙燒，得到粒徑10nm左右的單分散ZrO₂粉末。

上述文獻主要披露了制備氧化鋯以及對氧化鋯粒度或分散性等性能的控制，但是由于方法本身存在的缺點和不足，仍不能更好的解決粒度及分散問題。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術的不足，其一是使氧化鋯(ZrO₂)粒徑分布更窄，粒度范圍為5～30nm，以及減少和避免制備過程中引起的顆粒團聚問題；其二是為了提供一種工藝流程簡單，無污染排放，易于工業生產超細球形氧化鋯分散顆粒的分子薄層氨化法。

本發明采用分子薄層氨化法制備球形氧化鋯粉體的方法，該方法包括如下步驟：

(1).配制質量濃度為0.25～5％的氧氯化鋯醇溶液；

所述的氧氯化鋯醇溶液中的醇為無水乙醇、無水聚乙二醇、無水乙二醇或它們的任意混合物。

(2).在一密閉的反應器中，將步驟(1)的氧氯化鋯醇溶液滴加于一薄板上，再在薄板上的氧氯化鋯醇溶液上覆蓋另一相同材質的薄板，對兩薄板之間的氧氯化鋯醇溶液進行擠壓，并以2.5×10^-4～5×10^-3m/s的速度平推兩薄板，使兩薄板相向運動，使氧氯化鋯醇溶液排出微小氣泡形成氧氯化鋯醇溶液的溶液層，并使上下層薄板的下上表面帶有的氧氯化鋯醇溶液與通入反應器中的氨氣反應；

所述的薄板為載玻片或鋁板，使用前用無水乙醇或丙酮等對薄板進行清洗，并干燥。所述的氧氯化鋯醇溶液的溶液層厚度是1.0×10^-7m～3.0×10^-5m。

(3).將步驟(2)的上下層薄板及反應結束后的產物在馬弗爐中于400～800℃煅燒1.5～2小時；

(4).將步驟(3)煅燒后的物料經無水醇沖洗后，干燥至恒重，得到的氧化鋯粉體為分散性良好的球形顆粒，其粒徑范圍為5～30nm，優選粒徑范圍為5～20nm。

所述的無水醇為無水乙醇、無水聚乙二醇、無水乙二醇或它們的任意混合物。

所述的反應器如圖1所示，其可是一有機玻璃操作箱，操作箱中的氨氣由外面的液氨瓶提供。

本發明提供的方法是以氧氯化鋯醇溶液為原料，與反應器中的氨氣直接反應得到氫氧化鋯，在不同溫度下，煅燒制備球形氧化鋯超細粉體，其粒度在幾個納米到三十個納米范圍內調控，且具有良好的分散性。與現有方法相比，本發明的優點在于：