撞击流反应制备钇稳定氧化锆超细粉体

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.07.015撞击流反应制备钇稳定氧化锆超细粉体阳慧芳，徐志高，池汝安，李攀红，赵骏，祝都明（武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室，武汉430073）摘要：以氧氯化锆和硝酸钇及碳酸氢铵为原料，PEG4000为分散剂，在撞击流反应器中制备钇稳定氧化锆前驱体，焙烧后得到钇稳定氧化锆(YSZ)粉体，考察PEG4000用量、搅拌速率、反应时间和焙烧时间对粉体粒径的影响，并对粉体进行表征。结果表明，优化工艺条件为：PEG4000用量1.4g/L，转

2、速1000r/min，反应时间65min，前驱粉体在1460℃焙烧120min，可制得球形、粒度分布均匀、表观直径小于0.5μm的YSZ超细粉体。关键词：撞击流；钇稳定氧化锆；超细粉体；沉淀法中图分类号：TQ174.1文献标志码：A文章编号：1007-7545（2014）07-0000-00PreparationofYttriaStabilizedZirconiaUltra-finePowderinSubmergedCirculativeImpingingStreamReactorYANGHui-fang,

3、XUZhi-gao,CHIRu-an,LIPan-hong,ZHAOJun,ZHUDu-ming(KeyLaboratoryforGreenChemicalProcessofMinistryofEducation,WuhanInstituteofTechnology,Wuhan430073,China)Abstract:Yttriastabilizedzirconiaultra-finepowder(YSZ)wasproducedbyroastingzirconiaprecursorpreparedinsu

4、bmergedcirculationimpingingstreamreactorwithzirconiumoxychloride,yttriumnitrateandammoniumbicarbonateasrawmaterialsandPEG4000asdispersant.TheeffectsofPEG4000dosage,stirringvelocity,reactiontimeandroastingtimeonparticlesizeofYSZwereinvestigated.Theparticles

5、izeofYSZwascharacterized.TheresultsshowthattheoptimumreactionconditionsincludePEG4000dosageof1.4gforoneliterreactionsolution,stirringvelocityof1000r/min,reactiontimeof65min,roastingtemperatureof1460℃androastingtimeof120min.YSZpowderpreparedundertheoptimumc

6、onditionsisofsphericalparticlewithaverageparticlesizeof0.5μmandgooddispersity.Keywords:impingingstream;yttriastabilizedzirconia;ultra-finepowder;precipitationmethod二氧化锆及制品广泛应用于军工、原子能领域、能源材料、冶金耐火材料以及电子、通讯、汽车、机械等高新技术领域[1-2]。二氧化锆有三种晶型，可以相互转化。纯二氧化锆制品在生产时，难以制成坚

7、实致密的陶瓷和耐火材料，通常需要添加一定量的稳定剂，以阻止或部分阻止二氧化锆在烧结时相转变过程的发生，从而获得全稳定或部分稳定的二氧化锆[3]，大大增加了制得的氧化锆制品的抗热震性和韧性，从而使稳定性二氧化锆的应用具有极好的发展前景[4]。在对二氧化锆进行晶型稳定化处理时，常用的稳定添加剂有以Y2O3为代表的稀土金属氧化物和以CaO为代表的碱土金属氧化物[5-6]。通过控制稳定剂的加入量，可以得到全稳定二氧化锆[7]和部分稳定的二氧化锆[8]。不同的稳定剂含量将会影响氧化锆陶瓷材料的相组成及力学性能[9]。

8、在实际应用中钇稳定氧化锆具有优良的离子导电性和机械性能，被广泛应用于氧气传感器和固体燃料电池等领域[10-11]。超细粉体的晶粒粒度、均匀的颗粒以及合理的成分配比是获得高离子电导性能和良好机械强度氧化钇稳定氧化锆（YSZ）固体电解质的关键[12]。因此YSZ微粒的制备一直是纳米材料制备科学中的一个热点。吴珊等[13]发现当氧化钇质量百分含量达到5.5%时，材料的力学性能达到最大值，并且此时的抗热震性较好。目前，氧