[發(fā)明專利]一種利用等離子弧制備納米二氧化鋯粉體的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011435214.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN112408473A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王開新;楊得全;韓成良;謝勁松;趙世維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥中航納米技術(shù)發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): C01G25/02
• 分類號(hào): C01G25/02;B82Y40/00
• 代理公司: 合肥輝達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)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(shù)領(lǐng)域。對(duì)氫氧化鋯粉進(jìn)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(dòng)等離子電源，等離子弧反應(yīng)室頂部的發(fā)生器開始工作，形成等離子電弧焰流；然后通過進(jìn)料器向等離子弧反應(yīng)室內(nèi)部頂端輸送研磨處理后的氫氧化鋯粉，氫氧化鋯粉經(jīng)過等離子電弧焰流快速反應(yīng)獲得二氧化鋯粉體。能夠?qū)崿F(xiàn)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(yīng)瞬間完成、可達(dá)到毫秒級(jí)別，制備產(chǎn)物顆粒小、無硬團(tuán)聚，且易超聲分散解聚，這對(duì)于氧化物納米粉體的制備領(lǐng)域具有積極的指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米氧化物粉體制備技術(shù)領(lǐng)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(shù)

具有高熔點(diǎn)、高硬度、高化學(xué)穩(wěn)定性及優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)性能的二氧化鋯粉體，因其獨(dú)特的理化性能使得其在半導(dǎo)體器件、多孔陶瓷等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

目前，制備二氧化鋯粉體主要有固相反應(yīng)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(chǎn)物顆粒大，團(tuán)聚想象嚴(yán)重，甚至部分工藝無法實(shí)現(xiàn)納米級(jí)別粉體的制備。同時(shí)，這類合成方法普遍存在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、能耗高等缺陷。

等離子弧燃燒法，是近年來逐漸受到關(guān)注的新穎制備方法，具有反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)物純度高、粒度小等常規(guī)制備方法所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前，未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道將等離子弧燃燒法應(yīng)用在二氧化鋯納米粉體的制備中。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述存在制備二氧化鋯粉體出現(xiàn)的技術(shù)問題，本發(fā)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(jiǎn)便、純度較高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，克服了現(xiàn)有制備方法制備的二氧化鋯粉體所存在的上述技術(shù)難關(guān)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)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(duì)氫氧化鋯粉進(jìn)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(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，對(duì)氫氧化鋯粉進(jìn)行研磨處理的步驟為：

將氫氧化鋯粉加入至球磨機(jī)中進(jìn)行粗粉碎，然后利用圓盤氣流磨進(jìn)行超細(xì)粉碎。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)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(yīng)

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

②、二氧化鋯粉體的多級(jí)分離和收集

在氣流作用下，等離子弧反應(yīng)室底部的二氧化鋯粉體進(jìn)入多級(jí)分離器中，經(jīng)過多級(jí)分離后被收集器儲(chǔ)存；

③、氣流循環(huán)

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

進(jìn)一步地，等離子弧反應(yīng)室頂部的焰流溫度為1500～2500℃可調(diào)，反應(yīng)時(shí)間為低于1s。等離子電源的功率為30～70kW可調(diào)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在：

1)、實(shí)現(xiàn)了高純度納米二氧化鋯粉體的制備，具有工藝簡(jiǎn)便、成本低廉、產(chǎn)物純度高等優(yōu)點(diǎn)，可以用于規(guī)模化生產(chǎn)，可以顯著降低反應(yīng)溫度及生產(chǎn)能耗。