LaPO₄包覆α-Al₂O₃粉体的非均匀成核制备方法

专利名称：LaPO₄包覆α-Al₂O₃粉体的非均匀成核制备方法
技术领域：
本发明涉及一种无机复合粉体的制备方法，特别是涉及一种LaP04包覆 a-Al203粉体的非均匀成核制备方法。
背景技术：
为了提高A1203陶瓷材料的可加工性，人们把LaP04加入到A1203基体中， 突破了陶瓷在加工性能上的限制，使陶瓷材料具有更加广阔的应用前景。这种 复合陶瓷具有良好的化学相容性，其熔点高，在氧化气氛下具有优异的稳定性。 但将LaP04和Al203两相直接混合，需要LaP04的量较多，而LaP04又是弱相， 加入太多会使材料的力学性能下降。非均匀成核法是粉体包覆中常用的一种方法，它以被包覆颗粒为成核基体， 通过控制溶液中包覆层物质的浓度不超过极限结晶浓度，即控制在非均匀成核 所需的临界值和均匀成核所需的临界值之间。在此条件下能满足非均匀成核、 成长的条件，从而实现颗粒的包覆过程。虽然对合成环境的要求很独特，但它 可以精确控制包覆粒子的厚度及它的化学组份。目前，用非均匀成核法制备 LaP04包覆a-Al203粉体国内外还没有相关报道。发明内容本发明的目的在于提供一种LaP04包覆a-Al203粉体的非均匀成核的制备方 法，以克服现有技术中存在的上述不足。一种LaP04包覆a-Al203粉体的非均匀成核制备方法，其特征在于首先将 a-Al203粉末放入去离子水中，加入分散剂进行超声分散，制成悬浮液，再将 50 200mlLa(NO3)3水溶液加入到该悬浮液中，磁力搅拌30 100min，然后在磁力 搅拌下向该悬浮液中滴加与La(N03)3水溶液等体积等浓度的Na3P04水溶液，滴加 速度为5 15滴/min，滴加过程中，使悬浮液的pH值保持恒定，滴加结束后，再持续搅拌l 3h，然后用去离子水将悬浮液中的杂质离子洗净，放入干燥箱中干 燥。本发明率先把非均匀成核法引进到LaP04/Al203复合材料的制备中，步骤简 单、易控制，既可以获得LaP04和Al203之间的弱界面，又可以降低软相LaP04 的含量，通过这样的设计，可牺牲较小的力学性能获得较好的加工性能，克服 LaP04/Al203陶瓷在加工方面的难题，使其得到进一步的推广和应用。


图1为本发明的产品LaP04包覆(x-Al203粉体的X射线衍射图。 图2为不同pH值条件下制备的LaP04包覆01-八1203粉体的透射电镜图。图 中(a)pH二l， (b)pH=6， (c)pH二10。图3为不同pH值条件下的a-Al203、 LaP04、 LaP04包覆a-Al203粉体的 ZETA电位曲线图。
具体实施方式
本发明选择La(N03)3'6H20、 NaP04'12H20和a-Al203作为原料，01-八1203颗 粒的平均粒径在200nrn左右。将La(N03)3*6H20和Na3P0442H20分别配成浓度 为O.Olmol/L的水溶液。为了减少颗粒团聚，得到分散较好的a-Al203悬浮液， 将lg a-Al203粉末放入100ml去离子水中，加0.5wtn/。分散剂聚甲基丙烯酸铵 (PMAA)，超声分散40min。然后将100ml的La(N03)3水溶液加入到该悬浮 液中，用搅拌器磁力搅拌60min。然后将等体积等浓度的上述Na3P04水溶液滴 入该悬浮液，滴加速度一定要控制的慢一些，因为滴加速度太快的话，容易使 LaP04产生均匀成核，影响包覆效果，因此控制滴加速度在15滴/min。整个滴 加过程都要在磁力搅拌下进行，以保持a-Al203颗粒的悬浮性。滴加过程中，悬 浮液的pH值通过NaOH和HC1溶液来调节使之分别恒定为1、 6、 10。滴加结 束后，将悬浮液再持续搅拌2h,然后用去离子水将其中的杂质离子洗净，放入 干燥箱中60'C下干燥12h,就得到LaP04包覆01-八1203粉体。本发明控制悬浮液的pH值分别为1、 6和10。通过透射电镜照片图2 (a)、 (b)，可看到，当pH=l、 6时，包覆粉体壳层LaP04的厚度不均匀，在10至ljl10nm之间变化。当pH值增加到10时，在a-Al203颗粒的表面形成了一层均匀的 包覆层，厚度在10nm左右。由此可得出，在碱性条件下包覆的效果较好；通 过X射线衍射图谱可知包覆粉体的组成为单斜相的LaP04和a-Al203，无其它杂 质；从ZETA电位分析中可知，LaP04包覆a-Al203的复合粉体与LaP04粉体的 ZETA电位曲线的走向非常相似。a-Ab03粉体在包覆之前的等电点为9.31，包 覆上一层LaP04之后，等电点变为7.85，与LaP04的等电点8.34接近。这表明， a-Al203颗粒经过包覆过程之后，表面电性发生改变，与LaP04粉体的表面电性 相似，这个结果也证实了a-Al203颗粒表面包覆了一层LaP04，这与前面的透射 电镜图结果相吻合。本发明中所述的a-Al203颗粒的平均粒径为50~300nm;所述的 La(N03)3'6H20禾B NaP04'12H20水溶液的浓度均为0.001~0.1mol/L;所述的 a-Al203与去离子水的重量比范围为1: 50-300，加入的分散剂聚甲基丙烯酸铵 在悬浮液中的浓度为0.1 lwf/。;所述的滴加过程中悬浮液的pH值范围为1~12; 所述的干燥温度为40~100°C,干燥时间为S 16h。所述的分散剂为聚甲基丙烯 酸铵、聚乙二醇或柠檬酸。
权利要求
1. 一种LaPO4包覆α-Al2O3粉体的非均匀成核制备方法，其特征在于首先将α-Al2O3粉末放入去离子水中，加入分散剂进行超声分散，制成悬浮液；再将50～200ml La(NO3)3水溶液加入到该悬浮液中，磁力搅拌30～100min，然后在磁力搅拌下向该悬浮液中滴加与La(NO3)3水溶液等体积等浓度的Na3PO4水溶液，滴加速度为5～15滴/min，滴加过程中，使悬浮液的pH值保持恒定，滴加结束后，再持续搅拌1～3h，然后用去离子水将悬浮液中的杂质离子洗净，放入干燥箱中干燥。
2、 如权利要求1所述的LaP04包覆a-Al203粉体的非均匀成核制备方法，其 特征在于所述的a-Al203颗粒的平均粒径为50 300nm左右。
3、 如权利要求1所述的LaP04包覆a-Al203粉体的非均匀成核制备方法，其 特征在于所述的La(N03)3*6H20和NaP(V12H20水溶液的浓度均为 0.001~0.1mol/L。
4、 如权利要求1所述的LaP04包覆a-Al203粉体的非均匀成核制备方法，其 特征在于所述的a-Al203与去离子水的重量比范围为1: 50 300，加入的分散剂 聚甲基丙烯酸铵在悬浮液中的浓度为0.1~lwt%。
5、 如权利要求l所述的LaP04包覆a-Al203粉体的非均匀成核制备方法，其特 征在于所述的滴加过程中悬浮液的pH值范围为1 12。
6、 如权利要求l所述的LaP04包覆a-Al203粉体的非均匀成核制备方法，其特 征在于所述的干燥温度为40 10(TC ，干燥时间为8 16h。
7、 如权利要求l所述的LaP04包覆a-Al203粉体的非均匀成核制备方法，其特 征在于所述的分散剂为聚甲基丙烯酸铵、聚乙二醇或柠檬酸。
全文摘要
一种LaPO₄包覆α-Al₂O₃粉体的非均匀成核制备方法，其特征在于首先将α-Al₂O₃粉末放入去离子水中，加入分散剂进行超声分散，制成悬浮液；再将La(NO₃)₃水溶液加入到该悬浮液中，磁力搅拌，然后在磁力搅拌下向该悬浮液中滴加与La(NO₃)₃水溶液等体积等浓度的Na₃PO₄水溶液，滴加速度为5～15滴/min，滴加过程中，使悬浮液的pH值保持恒定，滴加结束后，再持续搅拌1～3h，然后将悬浮液中的杂质离子洗净，放入干燥箱中干燥。本发明步骤简单，易控制；既可以获得LaPO₄和Al₂O₃之间的弱界面，又可以降低软相LaPO₄的含量，可牺牲较小的力学性能获得较好的加工性能。
文档编号C04B35/626GK101269975SQ20081001594
公开日2008年9月24日 申请日期2008年4月29日 优先权日2008年4月29日
发明者昕 王, 郑秋菊 申请人:中国海洋大学