專利名稱：：納米結構氧化物粉體的制備方法納米結構氧化物粉體的制備方法獄領域本發(fā)明屬于納米技術及材料加工
技術領域：
，涉及一種納米結構氧化物粉糊料的制備方法。
背景技術：
l納米氧化物粉^t才料是指顯微結構中的物相具有納米M尺度(l-100nm)的氧化ttf才料，它包括晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、氣L尺寸、缺陷尺寸等均在納米量級的水平上。納糊料所具有的小尺寸效應、表面和界面她、量子尺寸效應、宏觀麟^她和介電限域效應從根本上改變了材料，可望得到不同于一細料的性能，表現(xiàn)出了超塑性、働頃磁性、高催化性等奇異的特性。ffl^內(nèi)^化物陶瓷技術有望制備出高韌性的結構陶瓷材料以及具有仿敏性能的功能陶瓷材料。利用納米陶瓷材料的物理頓和對力、電、磁、光、熱、化學割言息的敏離性，可以制成種類繁多的功能材料。功能陶瓷具有鵬維、定、可靠性好、資源豐富、易于多功能化和集成化的優(yōu)點，在信息工程、環(huán)境工程、能源工程、生物工程等近代禾4^領鵬示出廣闊的鵬前景。現(xiàn)有的納米結構氧化物粉,料制備方法有氣相沉積法、溶膠一凝膠法、噴霧熱解法等。氣相沉積法對密閉室壓力、氣體成分和溫度的要求比楊m格，噴霧熱解法需^"一個大體積的密閉高綳徑。這些方法目前尚存在工藝斜?？量?、設備復雜、投資大、成本高等缺點。本發(fā)明iif共一種新的工藝簡單、生產(chǎn)成本低廉、可控性好的制備納米結構氧化物粉f材才料的技術。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有納米氧化物粉^t指斗制備過程中存在的戰(zhàn)問題，掛共一種納賴化物粉IW才料的制備方法，使制備出的納米氧化物粉體材料粒度分布窄、顆粒均勻、粉末的分散斷。為iii^目的，本發(fā)明^f共的納米結構氧化物粉^M料的制備方法是以先驅體有機溶^f友為原料、等離子焰流為熱源一歩法獲得納米結構氧化物粉^M料。具,作歩驟為第一、溶液配制將先驅物溶于無水乙醇中，或乙醇與異丙醇的混合溶液中，溶液的質量濃度為0.01%(wt)~80%(wt);其中優(yōu)選的是5%(wt)~40%(wt)，更優(yōu)選的是20%(wt)30%(Wt);所述的先驅物的無機鹽基氧化物根據(jù)合成物的不同選自以下原料列表中的一種或幾種可選原,表原料合成物A1(0C3H7)3^A1(N03)3A1203Mg(OC恥MgO11ri(0C4H9)4或i線TiO2Ba(OC3H7)2和ri(OC3H7)4摩爾比為1:1BaHO3Sr(OC3H7)2和Zi(OC3H7)2^爾比為1:1SrZr03Y(N03)3和Zr(OC3H7)2^爾比為l:8YSZ(CH3COO)2Cu^Cu(N03)2CuOSi(OC2H5>^CH3Si(OC2H5)3SiO2(CH3COO)2Zn^Zn(N03)2Zn02艮P，如需要獲得納米A1203，可以細A1(0C3H7)3或A1(N03)3為原料；要獲得納米BaTi03可以選用Ba(OC3H7)2和Ti(OC3H7)4為原料;要獲得YSZ可以選用Y(N03)3和Zr(OC3H7)2的混合溶液為原料。第二、噴霧燃燒用霧化器將第一歩配制好的溶液霧化后，經(jīng)霧化嘴送入等離子焰流，經(jīng)過霧滴中'蹄啲揮發(fā)和燃艦溶質的析出和分解等一系列物理、化學反應后形成氧化物或復賴化物顆粒；其中，霧化氣流量為30L/min~120L/min，優(yōu)選的是60L/min80L/min;等離^^焰流功率為15kW至75kW，高的功率有利于先驅體的完全燃燒，易獲得齢量較小的產(chǎn)物；較低功率對產(chǎn)物的熱^iS小，易獲得顆粒尺寸小的目標產(chǎn)物。第三、粉末的收集用收集器將等離子焰流中反應出現(xiàn)的小顆粒收,來即可得到納米結構氧化物或氧化物復合粉末。戶，的霧化器為雙流體或單流體氣霧^^置。所述的霧化氣為氧氣或氮氣，以氧氣為佳。戶，的等離子熱源為熱噴凃用等離子^:。戶/M的lWtl為靜電lM^。本發(fā)明的優(yōu)點和積極麟本發(fā)明湖鍋的無豐腿^Sft化物為原料，不需7iC解、沉淀、燒結等錢琉艦調控溶液濃度、霧化參數(shù)及等離子焰流功率可制備出不同納米尺度的氧化物粉體。艦溶液中溶質組分的調整可獲得復雜的納皿化物復合粉^t才料。所得粉體是由單個霧化液滴燃燒分解而成，可有效防止納米產(chǎn)物的團聚和枝鏈現(xiàn)象，大大改善了產(chǎn)物的分散效果。本制備方f去合成納米氧^f七物粉體工藝簡單，反艦率快，操作容易；且制備的納米氧化物粒度分布窄，顆粒均勻，粉末的分散性好，禾,本發(fā)明還可以帝U備出復雜的納米氧化物復合粉糊料，可滿足目前高新技術產(chǎn)品對高性會激條化物及納米氧化復合材料的需求。具體實船式實施例l:1)將20gAl(OC3H7)3混溶于80g#^只比1:1異丙醇與乙醇混合液中，充分^##到100gAl(OQH7)3溶液。2)將Al(OQH7)3溶^^霧化噴嘴送入等離子焰流，霧化氣流量60L/min(霧化氣為高純氮氣)，等離子焰流功率30kW。3)用靜電收鶴收^jt^物，所制得的氧化鋁粉平均粒徑在10nm。實施例2:1)將30gSi(OC2H5)4混溶于70g^zK乙醇中，充分攪^t導到100gSi(OC2H5)4溶液。2)將Si(OC2H5)4溶液經(jīng)霧化噴嘴送入等離子焰流，霧化氣流量70IVmin，等離子焰流功率24kW。3)用靜電收驗收^t^tl，戶賴U得的氧化硅粉平均粒徑在7nm。實施例3:1)將10g(CH3COO)2Zn溶于90g無水乙醇中，充分攪##到100g(CH3COO;hZn溶液。2)樹CH3COO)2Zn溶M^霧化,觜^A，子焰流，霧化氣流量75L/min，等離Ti&流功率40kW。3)用靜電^收^/^，戶賴幌的氧化鋅粉平均粒徑在13腦。實施例4:1)將20g摩爾比1:1的Ba(OC3H7)2與Ti(OC3H7)4混溶于80g體積比1:1的異丙醇與乙醇混合液中，充分^t科尋到100gBa(OC3H7)2與Ti(OC3H7)4混合溶液。2)將Ba(OC3H7)2與ri(OC3H7)4混合溶液經(jīng)霧化噴嘴;^A等離子焰流，霧化氣》糧80Umin，等離子焰流功率30kW。3)用靜電收難收ft^^tl，所制得的BaTi03粉平均粒徑在15nm。實施例5:1)將20g摩爾比1:1的Sr(OC3H7)2與Zr(OC3H7)2混溶于80g體積比1:1的異丙醇與乙醇混合液中，充分攪J科導到100gSitOC3H7)2與Zr(OC3H7)2混合溶液。2)將Sr(OC3H7)2與ZrtOC3H7)2混合溶液經(jīng)霧化噴嘴itA等離^^焰流，霧化氣流量80L/min，等離子焰流功率40kW。3)用靜電收難收ftM燒產(chǎn)物，所制得的SrZr03粉平均粒徑在15nm。實施例6:1)將20g摩爾比1:8的Y(N03)3與&(0<:必7)2混溶于80g體積比1:1的異丙醇與乙醇混合液中，充分攪^f尋到100gY(N03)3與ZrCOC3H7)2混合溶液。2)將Y(N03)3與Zr(OC3H7)2混合溶液經(jīng)霧化B賁嘴送入等離子焰流，霧化氣流量70L/min，等離子焰流功率60kW。3)用靜電收麟收ft)t^物，戶賴暢的YSZ粉平均粒徑在20nm。實施例7:1)將20g摩爾比1:1的Ti(OC4H9)4與Al(OC3H7)3混溶于80g{禍只比1:1的異丙醇與乙醇混合液中，充分攪J科尋到100gTi(OQH9)4與Al(OC3H7)3混合溶液。(表中兩種)2)將Ti(OC4H9)4與Al(OC3H7)3混合溶液經(jīng)霧化B劑觜送入等離T"焰流，霧化氣流量60L/min，等離子焰流功率50kW。3)用靜電iB^iTOt^物，戶賴幌的rKVAl2O3復鎖體平均粒徑在20nm。實施例8:1)將20g摩爾比5:l的Ti(OC4H9)4與Si(OC2H5)4混溶于80g無水乙醇中(使用表中兩種，分別用于MTl02和Si02)，充分攪^t尋到100gTl(OC4H9)4與Si(OC2H5)4混合溶液。2)將H(OC4H9)4與Si(OC2H5)4混合溶液經(jīng)霧化噴嘴^A等離子焰流，霧化氣流量60L/min，等離T^焰流功率30kW。3)用靜電收麟收^M燒產(chǎn)物，所帝幌的T102/Si02復識體平均粒徑在15nm。權利要求1、一種納米結構氧化物粉體材料的制備方法，其特征在于該方法是按下述步驟進行的第一、溶液配制將先驅物溶于無水乙醇，或體積比1∶1的乙醇與異丙醇混合溶液中，使溶液的質量濃度為0.01％-80％；所述的先驅物的無機鹽或烷基氧化物根據(jù)合成物的不同選自以下原料列表中的一種或幾種可選原料列表<table-cwuid="table1"><tablewidth="642"><tgroupcols="2"><thead></column></row><row><column><entrycolwidth="63%"morerows="1"morelines="1"><p>原料</p></entry><entrycolwidth="36%"morerows="1"morelines="1"><p>合成物</p></entry></column></row></thead><tbody></column></row><row><column><entrycolwidth="63%"morerows="1"morelines="1"><p>Al(OC3H7)3或Al(NO3)3Mg(OCH3)2Ti(OC3H7)4、Ti(OC4H9)4或TiCl4Ba(OC3H7)2和Ti(OC3H7)4摩爾比為1∶1Sr(OC3H7)2和Zr(OC3H7)2摩爾比為1∶1Y(NO3)3和Zr(OC3H7)2摩爾比為1∶8(CH3COO)2Cu或Cu(NO3)2Si(OC2H5)4或CH3Si(OC2H5)3(CH3COO)2Zn或Zn(NO3)2</p></entry><entrycolwidth="36%"morerows="1"morelines="1"><p>Al2O3MgOTiO2BaTiO3SrZrO3YSZCuOSiO2ZnO2</p></entry></column></row></tbody></tgroup></column></row><table></table-cwu>第二、噴霧燃燒用霧化器將第一步配制好的溶液霧化后，經(jīng)霧化噴嘴送入等離子熱源，形成氧化物或復合氧化物顆粒；第三、粉末的收集用收集器將等離子熱源中反應出現(xiàn)的小顆粒收集起來即可得到納米結構氧化物或氧化物復合粉末。2、根據(jù)權利要求l戶腿的制備方法，其特征在于戶賴恪的納米氧化鵬500-10(XrC進行熱處理改性。3、根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于第一歩中溶液的質量濃度優(yōu)選的是50/"0%c4、根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于第一歩中溶液的質量濃度更tt^的是20o/"0%。5、根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于第二步中的霧化氣流量為30L/min~120L/min，等離子焰流功率為15kW至75kW。6、根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于第二步中的霧化氣流量優(yōu)選的是60L/min~80L/min。7、根據(jù)權利要求1至6中的任一項阮述的制備方法，征在于戶腿的霧化器為雙流體或銜荒體氣霧4l^g;自的霧化氣為氧氣或氮氣。8、根據(jù)權利要求7戶腿的制備方法，，征在于戶腿的霧化氣,氧氣。9、根據(jù)權利要求1至6中的任一項臓的制備方法，辦征在于臓的等離子熱源為熱噴涂用額子賺。10、根據(jù)權利要求1至6中的任一項所述的制備方法，，征在于所述的收集器為靜電收難。全文摘要本發(fā)明公開了一種納米結構氧化物粉末的制備方法。先將先驅化合物配制成濃度為0.01％(wt)～80％(wt)的溶液，溶液經(jīng)霧化后進入等離子焰流，經(jīng)過霧滴中溶劑的揮發(fā)和燃燒及溶質的析出和分解等一系列物理、化學反應后形成氧化物或復合氧化物顆粒，用收集裝置收集這些顆粒即可得到納米結構的氧化物粉末。本發(fā)明具有工藝簡單、生產(chǎn)成本低廉、可控性好等優(yōu)點，可廣泛地應用于光催化材料、涂層材料及其他功能性材料的制備。文檔編號C01B13/34GK101177245SQ200710150259公開日2008年5月14日申請日期2007年11月21日優(yōu)先權日2007年11月21日發(fā)明者于月光,冀曉鵑,楊曉劍,黃新春申請人:北京礦冶研究總院