一種仿牙色氧化釔和氧化鐠共穩(wěn)定四方相氧化鋯納米陶瓷粉體的制備方法
【專利摘要】一種仿牙色氧化釔和氧化鐠共穩(wěn)定四方相氧化鋯納米陶瓷粉體的制備方法，其特征是包括以下步驟：（1）按照(Pr6O11)x(Y2O3)y(ZrO2)1-6x-2y（其中0.0020≤x+y≤0.1500,10-6≤x≤0.0200）中各金屬元素的化學計量比，分別稱取八水合氯氧化鋯，鐠原料和釔原料，將鐠原料和釔原料溶解轉化成相應硝酸鹽的混合溶液，并將八水合氯氧化鋯完全溶入其中；（2）向步驟（1）所得到的混合溶液中分別加入可溶性鹽和有機燃料，加熱溶解，再加熱濃縮至粘稠狀，放入400~1000℃的加熱爐腔體中引燃；（3）產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾，干燥。本發(fā)明制備的粉體顆粒為球形，大小均勻，分散性好，粒徑在2~6nm，其比表面積可達318m2?g-1。本發(fā)明具有制備工藝簡單，設備要求低，合成時間短，一步成相，能耗和成本低的特點。
【專利說明】一種仿牙色氧化釔和氧化鐠共穩(wěn)定四方相氧化鋯納米陶瓷粉體的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物陶瓷領域，特別涉及仿牙色釔鋯氧化物納米陶瓷粉體的制備方法。
【背景技術】
[0002]ZrO2陶瓷牙科修復體，因其良好的生物相容性、在口腔環(huán)境中的化學穩(wěn)定性，與及與自然牙相似的熱導率和自然牙釉相似的磨損率，近年來受到了極大的關注。特別是 3mol%Y203摻雜的ZrO2陶瓷，因其良好的力學性能而廣泛應用于口腔修復材料中。對于口腔修復材料，除了要考慮材料的機械性能外，還必須重視材料的顏色性能。但是氧化鋯底層冠的顏色單一，只有一種白堊色，與其它全齒材料的基底顏色相比，顯得單一。如In-Ceram 的氧化鋁基底瓷有四種顏色，IPS-Emperess熱壓鑄造陶瓷的底層冠也有五種基本色?；坠谏珴蓡我?，使得遮色瓷的使用必不可少，而為了獲得更好的層次感和更好的美觀效果，飾面瓷的厚度會增加，這使得牙備量增加，對牙科組織的保護不利。
[0003]現(xiàn)在臨床上主要采用染色液浸泡和粉體混合本體著色兩種方法，但二者均存在著色不均勻，重復性差，著色劑易在燒結時揮發(fā)等缺點。本方法采用溶液燃燒的方法，因為在反應過程中有大量氣體生成，容易沖破粉體間的團聚，有利于得到比表面積較大的產(chǎn)物，提高燒結特性，而且由于其在液態(tài)環(huán)境下反應，原料之間易于均勻混和，著色稀土氧化物能夠均勻的摻入到格當中，并且產(chǎn)物瞬間就達到很高的溫度，也能夠促進產(chǎn)物的成相，其中稀土離子不僅可以對ZrO2粉體進行著色，還能夠起到穩(wěn)定ZrO2四方相的功能，提高ZrO2 陶瓷的力學性能。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明目的提供一種制備方法簡單，著色均勻，條件溫和，合成時間短，無污染耗能少，比表面積超大，一步成相的仿牙色錯基氧化物納米粉體。
[0005]一種仿牙色氧化釔和氧化鐠共穩(wěn)定四方相氧化鋯納米陶瓷粉體的制備方法，具體包括以下步驟。
[0006](I)根據(jù)制備目標產(chǎn)物的量，按照(Pr6O11)x(Y2O3)y(ZrO2)H2y (其中
0.0020 ^ x+y ^ 0.1500, 1(T6 ^ x ^ 0.0200)中各金屬元素的化學計量比，分別稱取八水合氯氧化鋯，鐠原料和釔原料，將鐠原料和釔原料溶解轉化成相應硝酸鹽的混合溶液，并將八水合氯氧化鋯完全溶入其中，即配成目標產(chǎn)物所含金屬的混合鹽溶液。
[0007](2)向步驟(1)所得到的混合溶液中分別加入可溶性鹽和有機燃料，加熱溶解得到混合溶液，繼續(xù)加熱混合溶液濃縮至粘稠狀，放入溫度為40(Tl000°C的加熱爐腔體中引燃， 燃燒完成后取出粉體。
[0008](3)步驟(2)得到的產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾，干燥，即得到最終產(chǎn)物。
[0009]步驟(1)中，所述的鐠原料為氧化鐠、硝酸鐠、氫氧化鐠或碳酸鐠，釔原料為氧化釔、硝酸釔、氫氧化釔或碳酸釔。
[0010]步驟(2)中，所述的可溶性鹽為NaCl、KCl、LiCUCaCl2中一種或兩種以上，所加可溶性鹽的摩爾數(shù)為目標產(chǎn)物中金屬離子摩爾數(shù)總和的0.5^7.0倍。
[0011] 步驟(2)中，所述的有機燃料為甘氨酸和尿素中的一種或兩種，所加的有機燃料摩爾數(shù)為所得產(chǎn)物中金屬離子摩爾總數(shù)的0.5^5倍。
[0012]步驟(3)中，所述的洗滌是指用去離子水洗至洗滌液的電導率低于10 U s/cm2。
[0013]本發(fā)明在氧化還原反應混合溶液中弓丨入惰性可溶性鹽，并在合適溫度下的加熱爐腔內引發(fā)自蔓延燃燒反應，通過調節(jié)鹽量和燃料量可得到比表面積高達318粒度在 2飛nm的仿牙色粉體，比表面積比不加鹽條件下的10 m2*g4增加30倍以上。此方法合成時間短，實施簡單、原料易得、成本低廉，可一步反應得到穩(wěn)定的四方相，由于粉體比表面積大，粒度小，其陶瓷燒結溫度降低，燒結密度增大，陶瓷燒結體的力學性能大為改善，因此， 本發(fā)明有很好的應用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是對比例I所得樣品的X射線衍射圖譜，其JCPDS卡號為49-1642，由圖1可知，對比例I得到的(Pr6O11) 0.0025 (Y2O3) 0.03 (ZrO2) 0.925粉體為四方相。
[0015]圖2是對比例I所得樣品的透射電鏡照片，由圖2可知，對比例I得到的 (Pr6O11)a 0025 (Y2O3) 0.03 (ZrO2) 0.925 晶粒大(4(T60nm)，且團聚嚴重。
[0016]圖3是實施例3所得樣品的X射線衍射圖譜，其JCPDS卡號為49-1642，由圖3可知，實施例3得到的(Pr6O11) 0.0025 (Y2O3) 0.03 (ZrO2) 0.925粉體為四方相，通過謝樂公式計算得到的粉體平均晶粒度為3.3nm。
[0017]圖4是實施例3所得樣品的透射電鏡照片，如圖4所示，實施例3得到的 (Pr6O11) 0.0025 (Y2O3) 0.03 (ZrO2) 0.925粒子在3nm左右，大小均勻，分散性好，與謝樂公式計算得到的粉體平均晶粒度一致。
[0018]圖5是實施例3所得樣品的電子衍射圖片，如圖5所示，實施例3得到的 (Pr6O11) 0.0025 (Y2O3) 0.03 (ZrO2) 0.925 粉體為多晶。
[0019]圖6是實施例4所得樣品的X射線衍射圖譜，其JCPDS卡號為49-1642，由圖分析表明，實施例4得到的(Pr6O11) 0.0025 (Y2O3)M3(ZrO2)a 925粉體為四方相，通過謝樂公式計算得到的粉體平均粒度為6.lnm。
[0020]圖7是實施例5所得樣品的X射線衍射圖譜，其JCPDS卡號為49-1642，由圖分析表明，實施例5得到的(Pr6O11) 0.0025 (Y2O3)M3(ZrO2)a 925粉體為四方相，通過謝樂公式計算得到的粉體平均粒度為4.0nm。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明將通過以下實施例作進一步說明。
[0022]對比例I。
[0023]稱取2.9831g Zr0Cl2*8H20,0.0677g Y2O3 和 0.0255g Pr6O11，加入過量 1:1 的硝酸加熱溶解Y2O3和Pr6O11,至形成硝酸釔和硝酸鐠的澄清溶液，將稱取的ZrOCl2 *8H20完全溶入其中，得到目標產(chǎn)物所含金屬的混合鹽溶液，再往該溶液中加入1.0385g尿素，加熱完全溶解后，再濃縮混合溶液至粘稠狀，放入設定溫度為500°C定溫腔體內引燃，燃燒完成后，取出樣品，再經(jīng)洗滌，過濾，干燥，即得到比表面積為10 m2.g1 勺(Pr6O11) 0.0025 (Y2O3)0.03(ZrO2)0.925 淡黃色粉體。
[0024]實施例1。
[0025]稱取3.1137g Zr0Cl2.8H20，0.0339g Y2O3 和 0.0077g Pr6O11，加入過量 1:1 的硝酸加熱溶解Y2O3和Pr6O11,至形成硝酸釔和硝酸鐠的澄清溶液，將稱取的Zr0Cl2*8H20完全溶入其中，得到目標產(chǎn)物所含金屬的混合鹽溶液，再往該溶液中加入1.7532g NaCl和1.7113g甘氨酸，加熱完全溶解后，再濃縮混合溶液至粘稠狀，放入設定溫度為50(TC定溫腔體內引燃，燃燒完成后，取出樣品，再經(jīng)洗漆，過濾，干燥，即得到比表面積為128 m2^1的
(Pr6O11) 0.00075 (Y2O3) 0.015 (ZrO2) 0.9655 淡黃色粉體。
[0026]實施例2。
[0027]稱取3.0992g Zr0Cl2*8H20,0.0677g Y2O3和 0.0153g Pr6O11 加入過量 1:1 的硝酸加熱溶解Y2O3和Pr6O11,至形成硝酸釔和硝酸鐠的澄清溶液，將稱取的ZrOCl2 *8H20完全溶入其中，得到目標產(chǎn)物所含金屬的混合鹽溶液，再往該溶液中加入1.7532g NaCl和1.7009g甘氨酸，加熱完全溶解后，再濃縮混合溶液至粘稠狀，放入設定溫度為500°C定溫腔體內引燃， 燃燒完成后，取出樣品，再經(jīng)洗滌，過濾，干燥，即得到比表面積為127 m2*^1的(Pr6O11)atltll5 (Y2O3)atll5(ZrO2)a961 淡黃色粉體。
[0028]實施例3。
[0029]稱取2.9831g Zr0Cl2*8H20,0.0677g Y2O3 和 0.0255g Pr6O11 加入過量 1:1 的硝酸加熱溶解Y2O3和Pr6O11,至形成硝酸釔和硝酸鐠的澄清溶液，將稱取的Zr0Cl2*8H20完全溶入其中，得到目標產(chǎn)物所含金屬的混合鹽溶液，再往該溶液中加入2.2365 g KCl和0.5193g 尿素，加熱完全溶解后，再濃縮混合溶液至粘稠狀，放入設定溫度為500°C定溫腔體內引燃， 燃燒完成后，取出樣品，再經(jīng)洗滌，過濾，干燥，即得到比表面積為318 m2*^1的(Pr6O11)atltl25 (Y2O3)0.03(Zr02) 0.925 淡黃色粉體。
[0030]實施例4。
[0031]稱取2.9831g Zr0Cl2*8H20,0.0677gY203 和 0.0255g Pr6O11 加入過量 1:1 的硝酸加熱溶解Y2O3和Pr6O11,至形成硝酸釔和硝酸鐠的澄清溶液，將稱取的Zr0Cl2*8H20完全溶入其中，得到目標產(chǎn)物所含金屬的混合鹽溶液，再往該溶液中加入2.2365g KCl和1.0385g 尿素，加熱完全溶解后，再濃縮混合溶液至粘稠狀，放入設定溫度為500°C定溫腔體內引燃， 燃燒完成后，取出樣品，再經(jīng)洗滌，過濾，干燥，即得到比表面積為188 m2*^1的(Pr6O11)atltl25 (Y2O3)0.03(Zr02) 0.925 淡黃色粉體。
[0032]實施例5。
[0033]稱取2.9831g Zr0Cl2*8H20,0.0677g Y2O3 和 0.0255g Pr6O11 加入過量 1:1 的硝酸加熱溶解Y2O3和Pr6O11,至形成硝酸釔和硝酸鐠的澄清溶液，將稱取的Zr0Cl2*8H20完全溶入其中，得到目標產(chǎn)物所含金屬的混合鹽溶液，再往該溶液中加入2.2365g KCl和2.0770g 尿素，加熱完全溶解后，再濃縮混合溶液至粘稠狀，放入設定溫度為500°C定溫腔體內引燃， 燃燒完成后，取出樣品，再經(jīng)洗滌，過濾，干燥，即得到比表面積為283 m2*^1的(Pr6O11)atltl25 (Y2O3)0.03(Zr02) 0.925 淡黃色粉體。
【權利要求】
1.一種仿牙色氧化釔和氧化鐠共穩(wěn)定四方相氧化鋯納米陶瓷粉體的制備方法，其特征是包括以下步驟:(1)根據(jù)制備目標產(chǎn)物的量，按照(Pr6O11)x(Y2O3)y(ZrO2)H2y(其中0.0020 ( x+y (`0.1500, 10_6 0.0200)中各金屬元素的化學計量比，分別稱取八水合氯氧化鋯，鐠原料和釔原料，將鐠原料和釔原料溶解轉化成相應硝酸鹽的混合溶液，并將八水合氯氧化鋯完全溶入其中，即配成目標產(chǎn)物所含金屬的混合鹽溶液；(2)向步驟(1)所得到的混合溶液中分別加入可溶性鹽和有機燃料，加熱溶解得到混合溶液，繼續(xù)加熱混合溶液濃縮至粘稠狀，放入溫度為40(Tl000°C的加熱爐腔體中引燃，燃燒完成后取出粉體；(3)步驟(2)得到的產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾，干燥，即得到最終產(chǎn)物；步驟(1)中，所述的鐠原料為氧化鐠、硝酸鐠、氫氧化鐠或碳酸鐠，釔原料為氧化釔、硝酸釔、氫氧化釔或碳酸釔；步驟(2)中，所述的可溶性鹽為NaCl、KCl、LiCl、CaCl2中一種或兩種以上，所加可溶性鹽的摩爾數(shù)為目標產(chǎn)物中金屬離子摩爾數(shù)總和的0.5^7.0倍；步驟(2)中，所述的有機燃料為甘氨酸和尿素中的一種或兩種，所加的有機燃料摩爾數(shù)為所得產(chǎn)物中金屬離子摩爾總數(shù)的0.5^5倍；步驟(3)中，所述的洗滌是指用`去離子水洗至洗滌液的電導率低于10 u s/cm2。
【文檔編號】C04B35/626GK103553598SQ201310473155
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權日:2013年10月12日
【發(fā)明者】陳偉凡, 鄒煌龍, 王文慧, 卓明鵬, 劉越, 王琳琳, 石連水 申請人:南昌大學