[發明專利]一種純相高性能稀土鋯酸鹽材料的制備方法

無效

• 申請號: 201010550138.0
• 申請日: 2010-11-18
• 公開（公告）號: CN102030368A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 江闊;但玉娟;王成龍;劉刈
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C01G25/00
• 分類號: C01G25/00
• 代理公司: 北京金恒聯合知識產權代理事務所 11324
• 代理人: 李強

技術領域

本發明涉及一種能用于核廢物固化處理、熱障涂層和固體氧化物燃料電池的稀土鋯酸鹽材料的制備方法，屬無機非金屬材料制備與應用領域。

發明背景

燒綠石型稀土鋯酸鹽(Ln₂Zr₂O₇，Ln＝La，Nd，Eu，Gd，Er，Yb)具有獨特的晶體結構和優良的物理化學特性，而引起人們廣泛關注。

熱障涂層材料。燒綠石Ln₂Zr₂O₇材料具有高熔點、低的熱導率(比傳統的熱障涂層材料4YSZ約低30％)、較高的熱膨脹系數(Nd₂Zr₂O₇和Gd₂Zr₂O₇，293-1273K，11.6×10^-6W^-1)、以及高的化學穩定性和高溫無相變等優點，是高溫或超高溫熱障涂層重要候選材料。

核廢物處理固化介質材料。Ln₂Zr₂O₇具有高的輻照穩定性，特別是抗重離子的輻照能力，如Gd₂Zr₂O₇能夠承受10¹⁶ions/cm²劑量的1.5MeV的Xe⁺離子輻照而結構沒有損傷，相當于10wt％的²³⁹pu在3×10⁷年衰變的α粒子累積劑量(3×10²⁰α/g)；其次，具有良好的化學穩定性，如La₂Zr₂O₇在90℃的H₂O中浸泡28天，La和Zr元素的化學浸出率僅為10^-6gm^-2d^-1；另外，Ln₂Zr₂O₇中Ln晶格位可被核素完全占據(如Am₂Zr₂O₇)，包容核素量高，有利于廢物體積最小化。因此，Ln₂Zr₂O₇是錒系核素最理想的固化介質材料。

固體氧化物燃料電池材料。Ln₂Zr₂O₇中的8a晶格位是氧空位，該材料具有氧離子的導電特性，如800℃時，Eu₂Zr₂O₇氧離子電導率接近8×10^-2S·cm^-1，因此是高溫固體燃料電池重要的候選材料。

(Ln，Ln′)₂Zr₂O₇(Ln和Ln′為不同的La，Nd，Eu，Gd，Er，Yb元素)化合物，不僅具有與Ln₂Zr₂O₇(Ln＝La，Nd，Eu，Gd，Er，Yb)相類似的物理化學性質，也因多元稀土元素同時占據Ln晶格位導致晶格畸變，其熱導率和氧離子電導率得到進一步降低和提高。如(La_0.7Gd_0.3)₂Zr₂O₇與La₂Zr₂O₇和Gd₂Zr₂O₇相比，1200℃溫度的熱導率分別降低30％以上，(Gd_0.5La_0.5)₂Zr₂O₇的氧離子電導率是Gd₂Zr₂O₇和La₂Zr₂O₇的3倍以上。