[發明專利]一種鈰雙摻鋯酸鑭納米陶瓷粉體及其制備方法

有效

• 申請號: 201710325095.8
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107176835B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 靳洪允;何福儉;侯書恩;徐春輝;陳勇
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 曹雄

本發明提供一種鈰雙摻鋯酸鑭納米陶瓷粉體及其制備方法，其中制備方法包括以下步驟：配制鈰鹽、鋯鹽和鑭鹽的混合溶液，將所述混合溶液與沉淀劑混合，得到氫氧化物膠體；將所述氫氧化物膠體離心洗滌，得到沉淀；將所述沉淀壓濾，得到半固態氫氧化物凝膠；將所述半固態氫氧化物凝膠與分散劑均勻混合，然后干燥，得到固體產物；將所述固體產物煅燒，得到鈰雙摻鋯酸鑭納米陶瓷粉體。本發明還提供一種利用上述制備方法獲得的鈰雙摻鋯酸鑭納米陶瓷粉體，該納米陶瓷粉體的結構式為：(La_1?xCe_x)₂(Zr_0.7Ce_0.3)₂O₇，式中，0.05≤x≤0.2。本發明提供的制備方法工藝流程少，利用該制備方法獲得的納米陶瓷粉體具有較高的熱膨脹系數。

技術領域

本發明涉及無機非金屬材料制備與應用領域，尤其涉及一種鈰雙摻鋯酸鑭納米陶瓷粉體及其制備方法。

背景技術

鋯酸鑭材料具有獨特的晶體結構，其化學穩定性好、熱導率低，是一種重要的結構和功能陶瓷。鈰摻雜鋯酸鑭材料具有熔點高、熱導率小、熱膨脹系數大、化學穩定性好和高溫下無相變的特點，是高溫熱障涂層材料的重要候選材料，同時該材料還具有高的輻照穩定性，可以作為核廢料處理過程中的固化介質材料。另外，該材料晶格中含有大量的氧空位，具有陽離子的導電特性，可作為高溫固體燃料電池的候選材料及氣敏材料(用于氧氣傳感器)。利用鋯酸鑭材料的熒光特性還可將其用作熒光材料。鋯酸鑭材料雖然具有優異的熱力學性能，但其熱膨脹系數較小(25℃～1200℃約9.7×10^-6K^-1)，因此其在用作熱障涂層材料時，存在與基體材料不匹配的問題。CeO₂固有的熱膨脹系數較高，此外，Ce⁴⁺和Zr⁴⁺的離子半徑及相對原子質量相差明顯。Ce⁴⁺取代La₂Zr₂O₇中的Zr⁴⁺可能有利于改善材料的熱物理性能。

業界也對CeO₂摻雜對La₂Zr₂O₇熱物理性能的影響進行了研究。研究結果表明，溫度超過400℃時，La₂(Zr_0.7Ce_0.3)₂O₇的熱膨脹系數要高于8mol％Y₂O₃摻雜ZrO₂(8YSZ)，CeO₂的摻入明顯提高了La₂Zr₂O₇的熱膨脹系數，并且隨著溫度的升高陶瓷材料的熱膨脹系數也在逐漸增大，同時，材料的熱導率也明顯降低，并且隨著溫度的升高熱導率在逐漸降低。在La₂Zr₂O₇的晶體中摻入CeO₂同時會產生一定量的氧空位和點缺陷，所以La₂(Zr_0.7Ce_0.3)₂O₇具有較低的熱導率和較高的熱膨脹系數。