專利名稱：LaPO₄包覆α-Al₂O₃粉體的水熱制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無機復(fù)合粉體的制備方法，特別是涉及一種LaP04包覆 a-Al203粉體的水熱制備方法。
背景技術(shù)：
為了提高A1203陶瓷材料的可加工性，人們把LaP04加入到A1203基體中， 突破了陶瓷在加工性能上的限制，使陶瓷材料具有更加廣闊的應(yīng)用前景。這種 復(fù)合陶瓷具有良好的化學(xué)相容性，其熔點高，在氧化氣氛下具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。 但將LaP04和Al20s兩相直接混合，需要LaP04的量較多，而LaP04又是弱相， 加入太多會使材料的力學(xué)性能下降。水熱法是粉體制備中常用的方法，用該法制備的粉體具有晶粒發(fā)育完整、 粒度小且分布均勻、顆粒團聚輕、易得到合適的化學(xué)劑量和晶形等優(yōu)點。在高 溫高壓水熱環(huán)境中，水的性質(zhì)將發(fā)生下列變化蒸汽壓變高，密度減小，表面 張力減小等。因此由于水熱體系中存在比較有效的擴散，使得水熱條件下晶體 生長較其它條件下具有更高的生長速率，生長界面附近有更窄的擴散區(qū)，從而 減少了出現(xiàn)組分過冷和枝晶生長的可能性。目前還沒有水熱法合成LaP04包覆Al203粉體的報道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種LaP04包覆a-Al203粉體的水熱制備方法，以克 服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足。一種LaP04包覆a-Al203粉體的水熱制備方法，其特征在于首先將01-^203粉 末放入去離子水中，加入分散劑聚甲基丙烯酸銨進(jìn)行超聲分散，制成懸浮液； 再將50 200mlLa(NO3)3水溶液加入到該懸浮液中，磁力攪拌30 100min，然后在 磁力攪拌下向該懸浮液中滴加與La(N03)3水溶液等體積等濃度的Na3P04水溶液， 滴加速度為5 15滴/min，，滴加過程中，使懸浮液的pH值保持恒定，滴加結(jié)束后，將懸浮液倒入高壓釜中，在80 30(TC下反應(yīng)5 12h，然后用去離子水將懸浮液中 的雜質(zhì)離子洗凈，放入干燥箱中干燥。本發(fā)明率先把水熱法引進(jìn)到LaP(VAl203復(fù)合材料的制備中，步驟簡單、易 控制；既可以獲得LaP04和Al203之間的弱界面，又可以降低軟相LaP04的含量， 通過這樣的設(shè)計，可犧牲較小的力學(xué)性能獲得較好的加工性能，克服 LaP04/Al203陶瓷在加工方面的難題，使其得到進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。


圖1為a-Al203粉體以及LaP04包覆a-Al203粉體的X射線衍射圖。圖2為LaP04包覆a-Al203粉體的透射電鏡圖。圖3為LaP04包覆a-Al203粉體的X射線光電子能譜分析圖。
具體實施方式
本發(fā)明選擇La(N03)3'6H20、 NaP(V12H20和a-Al203作為原料。0八1203顆 粒的平均粒徑在200nm左右。將La(N03)3'6H20和Na3P04'12H20分別配成濃度 為0.01mol/L的水溶液。為了減少顆粒團聚，得到分散較好的a-Al203懸浮液， 將lg a-Al203粉末放入100ml去離子水中，力n 0.5wty。分散劑聚甲基丙烯酸銨(PMAA)，超聲分散40min。再將100ml的上述La(N03)3水溶液加入到該懸 浮液中，用攪拌器磁力攪拌60min。然后用裝在堿式滴定管中與La(N03)3水溶 液的等體積的上述Na3P04水溶液滴入該懸浮液，滴加速度一定要控制的慢一些， 因為滴加速度太快的話，容易使LaP04產(chǎn)生均勻成核，影響包覆效果，因此控 制滴入速度在15滴/min。整個滴加過程都要在磁力攪拌下進(jìn)行，以保持a-Al203 顆粒的懸浮性。滴加過程中，懸浮液的pH值通過NaOH和HC1溶液來調(diào)節(jié)， 使之恒定為IO。滴加結(jié)束后，迅速將懸浮液倒入高壓釜中，在150'C反應(yīng)9h，然 后用去離子水將其中的雜質(zhì)離子洗凈，放入干燥箱中60'C下干燥12h,就得到 LaP04包覆a-Al203粉體。本發(fā)明中對LaP04包覆a-Al203粉體的測試有X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)和X射線光電子能譜(XPS)。圖l中a為包覆之前的純a-Al203的XRD圖， b為制得的包覆粉體的XRD圖，從該圖中可看到a-Al203在被包覆了 一層LaP04之后，其衍射峰的強度明顯下降，而LaP04的衍射峰則較明顯。該衍射峰強度的 變化說明a-Al203顆粒表面已經(jīng)包覆了一層LaP04。通過透射電鏡照片可看到，在 a-Al203顆粒的表面包覆了一層極細(xì)的LaP04顆粒，該包覆層厚度在IO ~30證之 間，仍屬于核殼結(jié)構(gòu)，只不過殼層是由許多細(xì)小的LaP04顆粒組成。通過X射線 光電子能譜分析可知，P2p的結(jié)合能在133.6eV處，說明P元素完全以P(V—的形式 存在，La3d的結(jié)合能在836.0eV處，表明1^元素以1^3+的形式存在。這證實了包 覆粉體表面有LaP04的存在。同時，Ols在531.5eV處對應(yīng)的能量位置，既是LaP04 中P(V—對應(yīng)的O的結(jié)合能，也是a-Al203中的A1—O鍵的結(jié)合能。在74.5eV這個能 量位置與A12s對應(yīng)的是a-Al203，該A12s結(jié)合能的位置比文獻(xiàn)報道的^203譜峰偏 低，這是由于包覆層LaP04中的氧對金屬離子Al的相互爭奪弱化了A1—O鍵，使 其電子云分散所致。XPS分析結(jié)果更加證實了包覆粉體的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中所述的a-Al203顆粒的平均粒徑為5(K300nm ;所述的 La(N03)3-6H20和Na3P0442H20水溶液的濃度均為0.001-0.lmol/L;所述的 a-Al203與去離子水的重量比范圍為1: 50~300，加入的分散劑聚甲基丙烯酸銨在懸浮液中的濃度為0.1 lwtn/。;所述的滴加過程中懸浮液的pH值范圍為1~12;所述的干燥溫度為40~100°C，干燥時間為8~16h;所述的分散劑為聚甲基丙烯 酸銨、聚乙二醇或擰檬酸。
權(quán)利要求
1. 一種LaPO4包覆α-Al2O3粉體的水熱制備方法，其特征在于首先將α-Al2O3粉末放入去離子水中，加入分散劑進(jìn)行超聲分散，制成懸浮液；再將50～200mlLa(NO3)3水溶液加入到該懸浮液中，磁力攪拌30～100min，然后在磁力攪拌下向該懸浮液中滴加與La(NO3)3水溶液等體積等濃度的Na3PO4水溶液，滴加速度為5～15滴/min，，滴加過程中，使懸浮液的pH值保持恒定，滴加結(jié)束后，將懸浮液倒入高壓釜中，在80～300℃下反應(yīng)5～12h，然后用去離子水將懸浮液中的雜質(zhì)離子洗凈，放入干燥箱中干燥。
2、 如權(quán)利要求1所述的LaP04包覆a-Al203粉體的水熱制備方法，其特征在 于所述的a-Al203顆粒的平均粒徑為5(K300nm。
3、 如權(quán)利要求1所述的LaP04包覆a-Al203粉體的水熱制備方法，其特征在 于所述的La(N03)3'6H20和NaP04'12H20水溶液的濃度均為0.001~0.1mol/L。
4、 如權(quán)利要求1所述的LaP04包覆cx-Al203粉體的水熱制備方法，其特征在 于所述的a-Al203與去離子水的重量比范圍為1: 50~300，加入的分散劑聚甲基 丙烯酸銨在懸浮液中的濃度為0.1 lwt%。
5、 如權(quán)利要求l所述的LaP04包覆a-Al203粉體的水熱制備方法，其特征在于 所述的滴加過程中懸浮液的pH值范圍為1 12。
6、 如權(quán)利要求l所述的LaP04包覆a-Al203粉體的水熱制備方法，其特征在于 所述的干燥溫度為40 100'C,干燥時間為8 16h。
7、 如權(quán)利要求l所述的LaP04包覆a-Al203粉體的非均勻成核制備方法，其特 征在于所述的分散劑為聚甲基丙烯酸銨、聚乙二醇或檸檬酸。
全文摘要
一種LaPO₄包覆α-Al₂O₃粉體的水熱制備方法，其特征在于首先將α-Al₂O₃粉末放入去離子水中，加入分散劑進(jìn)行超聲分散，制成懸浮液；再將La(NO₃)₃水溶液加入到該懸浮液中，磁力攪拌，然后在磁力攪拌下向該懸浮液中滴加與La(NO₃)₃水溶液等體積等濃度的Na₃PO₄水溶液，滴加過程中，使懸浮液的pH值保持恒定，滴加結(jié)束后，將懸浮液倒入高壓釜中，在80～300℃下反應(yīng)5～12h，然后用去離子水將懸浮液中的雜質(zhì)離子洗凈，放入干燥箱中干燥。本發(fā)明步驟簡單，易控制，既可以獲得LaPO₄和Al₂O₃之間的弱界面，又可以降低軟相LaPO₄的含量，可犧牲較小的力學(xué)性能獲得較好的加工性能。
文檔編號C04B35/628GK101269976SQ200810015948
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日
發(fā)明者昕 王, 鄭秋菊 申請人:中國海洋大學(xué)