專利名稱：金屬氧化物超細(xì)粉體的水溶膠制備技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超細(xì)粉體的制備方法，特別指廣泛用于陶瓷、電子、化工等行業(yè)的金屬氧化物超細(xì)粉體的制備技術(shù)。
在公知的已有技術(shù)中，金屬氧化物超細(xì)粉體的制備方法的研究報(bào)導(dǎo)，經(jīng)檢索見到有《中國發(fā)明專利公報(bào)》CN1088559A，“聚乙二醇凝膠法合成穩(wěn)定的立方系納米晶陶瓷粉技術(shù)”和《功能材料》1995，26(5)P427“超細(xì)BaTiO3和摻釔半導(dǎo)BaTiO3陶瓷的溶膠一凝膠法制備及其表征”。在上述公開技術(shù)中前者在其制備過程中，采用金屬的有機(jī)物溶液，在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行凝膠過程，其最終產(chǎn)物金屬氧化物超細(xì)粉體在氧化物種類和其它特性存在著一些不足之處。后者存在著粉體團(tuán)聚而需要經(jīng)過球磨等后加工步驟才能得到粒徑符合要求的金屬氧化物的超細(xì)粉體。
本發(fā)明的目的是研究提供一種新穎的金屬氧化物超細(xì)粉體的制備技術(shù)，它能制備所得粉體無團(tuán)聚現(xiàn)象并具有高純度和高燒結(jié)性特征，粉體粒度達(dá)到納米級(nm)。在制備過程中不采用金屬有機(jī)物作為前驅(qū)物，也不需要進(jìn)行球磨等后加工步驟以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。
本實(shí)用新型的實(shí)施方案是選用欲制備超細(xì)粉體金屬氧化物的相應(yīng)金屬的可溶性無機(jī)鹽配制成合適濃度的前驅(qū)物水溶液，加入具有升華或分解特性的分散劑NH4Cl、NH4NO3、(NH4)2SO4、(NH4)2CO3或NH4HCO3，沉淀緩釋劑CO(NH2)2或NH4OH，在50～90℃之間保溫1～10小時(shí)，使其形成溶膠，然后直接將溶膠在400～1200℃煅燒0.5～4小時(shí)，即制得金屬氧化物的超細(xì)粉體。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供了一種用于單元或多組元金屬氧化物超細(xì)粉體的方法簡單而新穎制備技術(shù)，用本發(fā)明方法獲得的粉體具有無團(tuán)聚、高純度和高燒結(jié)性等特性，制得粉體的粒徑達(dá)到納米級(nm)，并且可以根據(jù)粉體的不同用途選擇適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)，獲得所要求的粉體，不再需要經(jīng)過球磨等后加工過程。由于本發(fā)明選擇具有升華或分解特性的分散荊，保證煅燒以后的粉體具有高分散性和高純度。本發(fā)明的方法改變了目前已有技術(shù)通用的在沉淀過程中為使膠粒分散性更好而采用的加入有機(jī)分散劑、清除電解質(zhì)等步驟。本發(fā)明的方法中沒有沉淀后膠體的清洗和干燥工序，因而消除了由此而引起的膠粒的聚縮、團(tuán)聚現(xiàn)象。
實(shí)施例1本實(shí)施例是摻雜穩(wěn)定劑Y2O3的ZrO超細(xì)粉體的制備。用于結(jié)構(gòu)材料和高溫磁流體發(fā)電機(jī)電極和氧離子導(dǎo)體。
將1份(當(dāng)量)ZrOCl2.8H2O(含YCl3，其加入量可由粉體Y2O3成分換算而得)配制成0.5～4N的水溶液，在其中加入1份沉淀劑CO(NH2)2，2～3份的分散劑NH4Cl，將由此配制的反應(yīng)溶液置于恒溫水浴器中90℃保溫1～5小時(shí)，即可由膠凝過程轉(zhuǎn)化為溶膠。將溶膠盛于坩渦中直接置于600～800℃的加熱爐內(nèi)煅燒0.5～2小時(shí)，坩堝中的溶膠即分解為ZrO2(Y2O3)粉體，粉體為無團(tuán)聚，超細(xì)粒徑粉體的平均粒徑小于10nm。用該粉體燒結(jié)陶瓷，經(jīng)1300℃，0.5小時(shí)空氣中常壓燒結(jié)，密度高達(dá)99％，致密化溫度比普通粉體低300～500℃。
本發(fā)法同樣適用于制備摻雜堿土金屬氧化物和稀土金屬氧化物的ZrO2、CeO2和HfO2陶瓷粉體。
實(shí)施例2本實(shí)施例為制備YBaCuO高溫超導(dǎo)陶瓷超細(xì)粉體，典型的氧化物高溫超導(dǎo)陶瓷為YBa2Cu3O7-x(0＜X＜1)，超導(dǎo)臨界溫度大于77K，其粉體制造過程為由超導(dǎo)陶瓷的化學(xué)計(jì)量成份分別稱取YCl3、BaCl2、CuCl2前驅(qū)物，加水配制成2～4N的混合溶液，在溶液中加入1份(當(dāng)量)沉淀劑CO(NH2)2，1～5份的分散劑NH4Cl。將該溶液置于恒溫水浴器中，60～90℃保溫5～10小時(shí)，經(jīng)反應(yīng)后生成的溶膠在加熱爐內(nèi)于600～900℃煅燒0.5～2小時(shí)后，即可得到化學(xué)計(jì)量成份的YBaCuO超細(xì)粉體(粉體粒徑小于50nm)。該粉體經(jīng)980℃燒結(jié)可得高溫超導(dǎo)體。
本實(shí)施例同樣適用于其它類型的氧化物超導(dǎo)陶瓷粉體的制備。
實(shí)施例3本實(shí)施例是制備γ-Fe2O3鐵氧體超細(xì)粉體。
以1份(當(dāng)量)FeCl3為前驅(qū)物，配制成2～4N的溶液，并加入1～3份NH4Cl分散劑，1份CO(NH2)2沉淀劑。隨后將其置于60～90℃的恒溫水浴器中保持5～10小時(shí)經(jīng)膠凝過程形成溶膠，然后將溶膠于加熱爐中400～900℃范圍煅燒1～4小時(shí)，即可得到平均粒徑低于8nm的高純γ-Fe2O3粉體，比表面積大于120m2/g，該粉體尤其適合于制造γ-Fe2O3氣體敏感元件以及用于高性能磁帶的r-Fe2O3鐵氧體粉體。
用同樣的方法，可用于制備多種多組元的鐵氧體粉體。
實(shí)施例4本實(shí)施例是制備MgO超細(xì)粉體。
以MgCl2為前驅(qū)物，配制成0.5～2N濃度的水溶液，在溶液中加入銨鹽分散劑，(NH4)2CO3或NH4NO3，加入量為MgCl2的1～5倍(當(dāng)量)。于混合液中加入與MgCl2等當(dāng)量的氨水(NH4OH)沉淀劑，隨著生成的Mg(OH)2沉淀膠粒增多，溶液逐漸形成溶膠，將溶膠置于400～600℃爐中煅燒0.5～1小時(shí)可得MgO粉體，所得粉體粒徑在5～50nm范圍，粉體無團(tuán)聚。
實(shí)施例5本實(shí)施例是制備TiO2超細(xì)粉體。
以液態(tài)TiCl4為前驅(qū)物，加蒸餾水配制成1N的水溶液，在溶液中加入銨鹽分散劑(NH4)2SO4，加入量是TiCl4的0.5～2份(當(dāng)量)。待其完全溶解后逐漸緩慢滴入與TiCl4等當(dāng)量的NH4OH沉淀劑，待形成Ti(OH)4膠粒的溶膠后，將溶膠盛于坩堝置于250～900℃的空氣爐中煅燒0.5小時(shí)以上，取出坩堝即得TiO2粉體，粉體團(tuán)聚強(qiáng)度小于100MPa，粒徑在5～100nm范圍，為單粉散體系，可以用于制備TiO2陶瓷、BaTiO3陶瓷的原料以及各種結(jié)構(gòu)陶瓷、復(fù)合材料，電子材料的添加組元。
實(shí)施例6本實(shí)施例適用于制備Al2O3、LaCrO3、BaTiO3或SnO2等多種不同超細(xì)粉體。
制備以上粉體的基本過程均為選取適當(dāng)?shù)目扇苄詿o機(jī)鹽(氯鹽或硝酸鹽等)1份(當(dāng)量)配制成濃度為2～4N的水溶液，加入1～5份(當(dāng)量)的NH4Cl或NH4HCO3分散劑和1份的CO(NH2)2沉淀緩釋劑，經(jīng)50～90℃恒溫1～10小時(shí)的膠凝過程生成溶膠，對溶膠進(jìn)行400～1200℃煅燒0.5～4小時(shí)，即可得到納半級(nm)超細(xì)粉體。
本實(shí)施例適用于這樣一類金屬氧化物或多組元的金屬氧化物它們的氫氧化物應(yīng)該不溶于水或微溶于水。
權(quán)利要求
1.一種金屬氧化物超細(xì)粉體的水溶膠制備技術(shù)，其特征在于它是將金屬氧化物的相應(yīng)金屬的可溶性無機(jī)鹽配成前驅(qū)物水溶液，加入分散劑和沉淀緩釋劑，在50～90℃之間保溫1～10小時(shí)，使其形成溶膠，然后直接將溶膠在400～1200℃煅燒0.5～4小時(shí)，即制得金屬氧化物的超細(xì)粉體。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物超細(xì)粉體的水溶膠制備技術(shù)，其特征在于，所述的金屬氧化物為ZrO2、摻雜堿土金屬氧化物和稀土金屬化物的多組元ZrO2、CeO2和HfO2，YBaCaO和其它的氧化物超導(dǎo)陶瓷、γ-Fe2O3、Al2O3、LaCrO3、BaTiO3、SnO2、TiO2或MgO。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物超細(xì)粉體的水溶膠制備技術(shù)，其特征在于，所述的分散劑為NH4Cl、NH4NO3、(NH4)2SO4、(NH4)2CO3或NH4HCO3。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物超細(xì)粉體的水溶膠制備技術(shù)，其特征在于，所述的沉淀緩釋劑為CO(NH2)2或NH4OH。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超細(xì)粉體的制備方法,特指用于陶瓷、電子、化工等行業(yè)的金屬氧化物超細(xì)粉體的制備技術(shù)。它是將欲制備的金屬氧化物相應(yīng)金屬的可溶性無機(jī)鹽配制成前驅(qū)物水溶液,加入具有升華或分解特性的分散劑和沉淀緩釋劑,在50～90℃時(shí)保溫1～10小時(shí),使其形成溶膠,然后直接將溶膠在400～1200℃煅燒0.5～4小時(shí),即制得金屬氧化物的納米級超細(xì)粉體,不再需要經(jīng)過球磨等后加工工序,所得粉體具有無團(tuán)聚、高純度和高燒結(jié)性等特性。
文檔編號C04B35/01GK1190077SQ9710842
公開日1998年8月12日 申請日期1997年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月5日
發(fā)明者曾燮榕, 史凡凡 申請人:曾燮榕