LaPO₄包覆α-Al₂O₃粉體的非均勻成核制備方法

專利名稱：LaPO₄包覆α-Al₂O₃粉體的非均勻成核制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)機(jī)復(fù)合粉體的制備方法，特別是涉及一種LaP04包覆 a-Al203粉體的非均勻成核制備方法。
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(diǎn)高，在氧化氣氛下具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。 但將LaP04和Al203兩相直接混合，需要LaP04的量較多，而LaP04又是弱相， 加入太多會(huì)使材料的力學(xué)性能下降。非均勻成核法是粉體包覆中常用的一種方法，它以被包覆顆粒為成核基體， 通過(guò)控制溶液中包覆層物質(zhì)的濃度不超過(guò)極限結(jié)晶濃度，即控制在非均勻成核 所需的臨界值和均勻成核所需的臨界值之間。在此條件下能滿足非均勻成核、 成長(zhǎng)的條件，從而實(shí)現(xiàn)顆粒的包覆過(guò)程。雖然對(duì)合成環(huán)境的要求很獨(dú)特，但它 可以精確控制包覆粒子的厚度及它的化學(xué)組份。目前，用非均勻成核法制備 LaP04包覆a-Al203粉體國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有相關(guān)報(bào)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粉體的非均勻成核的制備方 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粉體的非均勻成核制備方法，其特征在于首先將 a-Al203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(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(guò)程中，使懸浮液的pH值保持恒定，滴加結(jié)束后，再持續(xù)攪拌l 3h，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)明率先把非均勻成核法引進(jìn)到LaP04/Al203復(fù)合材料的制備中，步驟簡(jiǎn) 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(guò)這樣的設(shè)計(jì)，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為本發(fā)明的產(chǎn)品LaP04包覆(x-Al203粉體的X射線衍射圖。 圖2為不同pH值條件下制備的LaP04包覆01-八1203粉體的透射電鏡圖。圖 中(a)pH二l， (b)pH=6， (c)pH二10。圖3為不同pH值條件下的a-Al203、 LaP04、 LaP04包覆a-Al203粉體的 ZETA電位曲線圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明選擇La(N03)3'6H20、 NaP04'12H20和a-Al203作為原料，01-八1203顆 粒的平均粒徑在200nrn左右。將La(N03)3*6H20和Na3P0442H20分別配成濃度 為O.Olmol/L的水溶液。為了減少顆粒團(tuán)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，加0.5wtn/。分散劑聚甲基丙烯酸銨 (PMAA)，超聲分散40min。然后將100ml的La(N03)3水溶液加入到該懸浮 液中，用攪拌器磁力攪拌60min。然后將等體積等濃度的上述Na3P04水溶液滴 入該懸浮液，滴加速度一定要控制的慢一些，因?yàn)榈渭铀俣忍斓脑挘菀资?LaP04產(chǎn)生均勻成核，影響包覆效果，因此控制滴加速度在15滴/min。整個(gè)滴 加過(guò)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(guò)程中，懸 浮液的pH值通過(guò)NaOH和HC1溶液來(lái)調(diào)節(jié)使之分別恒定為1、 6、 10。滴加結(jié) 束后，將懸浮液再持續(xù)攪拌2h,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01-八1203粉體。本發(fā)明控制懸浮液的pH值分別為1、 6和10。通過(guò)透射電鏡照片圖2 (a)、 (b)，可看到，當(dāng)pH=l、 6時(shí)，包覆粉體殼層LaP04的厚度不均勻，在10至ljl10nm之間變化。當(dāng)pH值增加到10時(shí)，在a-Al203顆粒的表面形成了一層均勻的 包覆層，厚度在10nm左右。由此可得出，在堿性條件下包覆的效果較好；通 過(guò)X射線衍射圖譜可知包覆粉體的組成為單斜相的LaP04和a-Al203，無(wú)其它雜 質(zhì)；從ZETA電位分析中可知，LaP04包覆a-Al203的復(fù)合粉體與LaP04粉體的 ZETA電位曲線的走向非常相似。a-Ab03粉體在包覆之前的等電點(diǎn)為9.31，包 覆上一層LaP04之后，等電點(diǎn)變?yōu)?.85，與LaP04的等電點(diǎn)8.34接近。這表明， a-Al203顆粒經(jīng)過(guò)包覆過(guò)程之后，表面電性發(fā)生改變，與LaP04粉體的表面電性 相似，這個(gè)結(jié)果也證實(shí)了a-Al203顆粒表面包覆了一層LaP04，這與前面的透射 電鏡圖結(jié)果相吻合。本發(fā)明中所述的a-Al203顆粒的平均粒徑為50~300nm;所述的 La(N03)3'6H20禾B NaP04'12H20水溶液的濃度均為0.001~0.1mol/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 lwf/。;所述的滴加過(guò)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(shí)間為S 16h。所述的分散劑為聚甲基丙烯 酸銨、聚乙二醇或檸檬酸。
權(quán)利要求
1. 一種LaPO4包覆α-Al2O3粉體的非均勻成核制備方法，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50～200ml La(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(guò)程中，使懸浮液的pH值保持恒定，滴加結(jié)束后，再持續(xù)攪拌1～3h，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粉體的非均勻成核制備方法，其 特征在于所述的a-Al203顆粒的平均粒徑為50 300nm左右。
3、 如權(quán)利要求1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La(N03)3*6H20和NaP(V12H20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a-Al203粉體的非均勻成核制備方法，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粉體的非均勻成核制備方法，其特 征在于所述的滴加過(guò)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粉體的非均勻成核制備方法，其特 征在于所述的干燥溫度為40 10(TC ，干燥時(shí)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粉體的非均勻成核制備方法，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，滴加速度為5～15滴/min，滴加過(guò)程中，使懸浮液的pH值保持恒定，滴加結(jié)束后，再持續(xù)攪拌1～3h，然后將懸浮液中的雜質(zhì)離子洗凈，放入干燥箱中干燥。本發(fā)明步驟簡(jiǎn)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(hào)C04B35/626GK101269975SQ20081001594
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)海洋大學(xué)