[發明專利]一種利用等離子弧制備納米二氧化鋯粉體的方法

在審

• 申請號: 202011435214.3
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112408473A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 王開新;楊得全;韓成良;謝勁松;趙世維
• 申請（專利權）人: 合肥中航納米技術發展有限公司
• 主分類號: C01G25/02
• 分類號: C01G25/02;B82Y40/00
• 代理公司: 合肥輝達知識產權代理事務所(普通合伙) 34165
• 代理人: 汪守勇

一種利用等離子弧制備納米二氧化鋯粉體的方法，涉及納米氧化物粉體制備技術領域。對氫氧化鋯粉進行研磨處理，通過等離子弧火焰燃燒法制備得到納米二氧化鋯粉體。首先，啟動等離子電源，等離子弧反應室頂部的發生器開始工作，形成等離子電弧焰流；然后通過進料器向等離子弧反應室內部頂端輸送研磨處理后的氫氧化鋯粉，氫氧化鋯粉經過等離子電弧焰流快速反應獲得二氧化鋯粉體。能夠實現二氧化鋯納米粉體的快速制備，通過一步法離子弧燃燒快速合成純度高、粉體比表面積大的納米二氧化鋯。離子弧反應瞬間完成、可達到毫秒級別，制備產物顆粒小、無硬團聚，且易超聲分散解聚，這對于氧化物納米粉體的制備領域具有積極的指導意義。

技術領域

本發明涉及納米氧化物粉體制備技術領域，具體是涉及一種利用等離子弧制備納米二氧化鋯粉體的方法。

背景技術

具有高熔點、高硬度、高化學穩定性及優異的電學和光學性能的二氧化鋯粉體，因其獨特的理化性能使得其在半導體器件、多孔陶瓷等領域有著廣泛的應用。

目前，制備二氧化鋯粉體主要有固相反應合成、液相合成等方法，但是，這類合成方法最大的缺陷在于制備產物顆粒大，團聚想象嚴重，甚至部分工藝無法實現納米級別粉體的制備。同時，這類合成方法普遍存在反應時間長、能耗高等缺陷。

等離子弧燃燒法，是近年來逐漸受到關注的新穎制備方法，具有反應時間短、產物純度高、粒度小等常規制備方法所不可比擬的優點。目前，未見相關文獻報道將等離子弧燃燒法應用在二氧化鋯納米粉體的制備中。

發明內容

針對上述存在制備二氧化鋯粉體出現的技術問題，本發明提供了一種利用等離子弧制備納米二氧化鋯粉體的方法，具有操作簡便、純度較高等優點，同時，克服了現有制備方法制備的二氧化鋯粉體所存在的上述技術難關。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種利用等離子弧制備納米二氧化鋯粉體的方法，首先對氫氧化鋯粉進行研磨處理，然后通過等離子弧火焰燃燒法制備得到納米二氧化鋯粉體。

作為本發明的優選技術方案，對氫氧化鋯粉進行研磨處理的步驟為：

將氫氧化鋯粉加入至球磨機中進行粗粉碎，然后利用圓盤氣流磨進行超細粉碎。

作為本發明的優選技術方案，通過等離子弧火焰燃燒法制備得到納米二氧化鋯粉體步驟為：

①、等離子弧火焰燃燒法反應

首先，啟動等離子電源，等離子弧反應室頂部的發生器開始工作，形成等離子電弧焰流；然后通過進料器向等離子弧反應室內部頂端輸送研磨處理后的氫氧化鋯粉，氫氧化鋯粉經過等離子電弧焰流快速反應獲得二氧化鋯粉體，并下落至等離子弧反應室的底部；

②、二氧化鋯粉體的多級分離和收集

在氣流作用下，等離子弧反應室底部的二氧化鋯粉體進入多級分離器中，經過多級分離后被收集器儲存；

③、氣流循環

抽氣泵置于收集器和凈化器之間，氣流從等離子弧反應室依次進入多級分離器、收集器、抽氣泵和凈化器，經過凈化處理的氣體經過壓縮機存儲升壓后再次通入等離子弧反應室的頂部形成氣流循環；凈化器和壓縮機之間的氣流管道上設有閥門，供輸入新鮮空氣+高純氧氣和排出氣體所用。

進一步地，等離子弧反應室頂部的焰流溫度為1500～2500℃可調，反應時間為低于1s。等離子電源的功率為30～70kW可調。

與現有技術相比，本發明的有益效果表現在：

1)、實現了高純度納米二氧化鋯粉體的制備，具有工藝簡便、成本低廉、產物純度高等優點，可以用于規模化生產，可以顯著降低反應溫度及生產能耗。