[發明專利]一種燒綠石型A2B2O7透明陶瓷的制備方法

無效

• 申請號: 201310028913.X
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103113106A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 張揚;吳少凡;黃凌雄
• 申請（專利權）人: 福建福晶科技股份有限公司
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/622
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技術領域

本發明涉及陶瓷制備領域，具體涉及一種燒綠石型A2B2O7透明陶瓷的制備方法

技術背景

??燒綠石型A2B2O7系列（A：REE稀土元素；B：Ti或Zr），在Ti系中，La2Ti2O7和Nd2Ti2O7兩種化合物屬于單斜晶系，而其它產物（A=Sm-Lu）均為燒綠石結構，屬于立方晶系，在Zr系中，當A=La，Nd，Sm，Eu，Gd時，形成燒綠石結構，屬于立方晶系，而當A=Tb-Lu時，形成螢石結構，同屬于立方晶系。燒綠石型氧化物是一系列具有相似結構的化合物，它們具有獨特的晶體結構，并在晶格中存在很多的功能性替代位，因此，在熱、電、磁和催化等方面具有較多的獨特性能，它們已廣泛應用于離子導體、?催化劑、發光基底材料、高溫顏料、放射性廢物固化、以及大型磁控電阻等領域。

然而，燒綠石型A2B2O7系列化合物是一種較難合成的材料，文獻報告的主要有以下幾種：

1）無壓燒結法，即傳統的固相反應：將稀土氧化物和氧化鈦或氧化鋯按一定比例混合在一起研磨，在高溫下長時間灼燒，此種制備方法原料混合不均勻，燒結溫度高，晶化程度低；

2）高溫高壓合成：以Gd2O3?和ZrO2為原料，將其按照化學計量比混合，置于無水乙醇中研磨，將混合粉料經25MPa壓力干壓成生坯，將其在烘箱中烘干，放入高壓燒結樣品的組裝腔體中，在合成過程中升溫和升壓同時進行，在5.2GPa?的壓力和1600度下反應5分鐘合成了Gd2Zr2O7?，該合成方法時間短，效率高?。但是該方法對反應設備要求非?？量?，反應過程中有一定的危險性，同樣晶化程度不高；

3）共沉淀法：將Gd（NO3）3和ZrOCl2.8H2O分別溶于去離子水后混合，將此溶液逐滴加入到劇烈攪拌的過量氨水中，得前驅體，經過抽濾、洗滌、干燥，在一定溫度下灼燒，將制得的粉體在?100MPa壓力下壓制成坯，在1550度下燒結20小時制得燒綠石Gd2Zr2O7陶瓷；

4）溶膠-凝膠法：將一定量的異丙醇鋯和硝酸稀土分別溶于異丙醇中，將后者緩慢滴加至前者中形成膠體，并在80度下老化24小時，然后再80度下用旋轉蒸發儀干燥，將此粉末轉移至燒結爐中在1200度下燒結2小時；

5）助熔劑法：將稀土硝酸鹽，硝酸鋯和助熔劑按一定的配比研磨混合均勻，然后轉移至坩堝中，升溫原料熔化后保溫1-2小時，關爐冷卻至室溫，用去離子水洗滌烘干得到產物。

上述5種方法都得到了燒綠石型A2B2O7系列化合物的粉體或陶瓷，但是晶化程度不高，阻礙了某些方面的應用，如Tb2Ti2O7用在磁光材料方面，Dy2Ti2O7和Ho2Ti2O7是具有高度阻挫的自旋冰材料。而這些材料的單晶生長都比較困難，因此探索高效新型的材料制備方法才能促進它們的廣泛應用，本發明提供了一種合成燒綠石型A2B2O7系列化合物透明陶瓷的方法，具有合成方法簡單，晶化程度高等優點。

發明內容

本發明要解決的問題是找到一種合成燒綠石型A2B2O7透明陶瓷的方法，先用共沉淀法制備高活性的燒綠石型A2B2O7納米粉體，之后通過成型、真空燒結以及退火等工序制備出高質量的燒綠石型A2B2O7透明陶瓷。

具體的技術方案如下：

一種燒綠石型A2B2O7透明陶瓷的制備方法，具有步驟如下：

步驟1）將稀土氧化物和ZrOCl2.8H2O或TiCl4按照化學計量比稱取，用1：1硝酸在加熱狀態下將稀土氧化物溶解，溶解完全后并除去多余的酸，ZrOCl2.8H2O或TiCl4用去離子水溶解，然后配成混合溶液，，同時添加（NH4）₂SO₄和PAA作為復合分散劑溶解在混合溶液中，碳酸氫銨溶液作為沉淀劑，其中碳酸氫銨為金屬離子總摩爾質量的4-10倍，溶液體積為金屬離子混合溶液體積的1-5倍；

步驟2）采用反向滴定的方式，在室溫下，將混合溶液以≤10ml/min的速度，緩慢滴加到沉淀劑碳酸氫銨溶液中去?，并不斷攪拌，滴定完成后，繼續攪拌1-6小時，使之反應完全，沉淀24-48小時，然后用去離子水反復沖洗過濾得到的沉淀物，以除去反應中的NH₄NO₃以及剩余的NH₄HCO₃，再用無水乙醇清洗沉淀物，盡可能除去沉淀物中的水分，以減少粉體的團聚；