专利名称：LaPO<sub>4</sub>包覆α-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>粉体的水热制备方法
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粉体的水热制备方法。
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Al20s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。水热法是粉体制备中常用的方法，用该法制备的粉体具有晶粒发育完整、 粒度小且分布均匀、颗粒团聚轻、易得到合适的化学剂量和晶形等优点。在高 温高压水热环境中，水的性质将发生下列变化蒸汽压变高，密度减小，表面 张力减小等。因此由于水热体系中存在比较有效的扩散，使得水热条件下晶体 生长较其它条件下具有更高的生长速率，生长界面附近有更窄的扩散区，从而 减少了出现组分过冷和枝晶生长的可能性。目前还没有水热法合成LaP04包覆Al203粉体的报道。发明内容本发明的目的在于提供一种LaP04包覆a-Al203粉体的水热制备方法，以克 服现有技术中存在的上述不足。一种LaP04包覆a-Al203粉体的水热制备方法，其特征在于首先将01-^203粉 末放入去离子水中，加入分散剂聚甲基丙烯酸铵进行超声分散，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，将悬浮液倒入高压釜中，在80 30(TC下反应5 12h，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。本发明率先把水热法引进到LaP(VAl203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a-Al203粉体以及LaP04包覆a-Al203粉体的X射线衍射图。图2为LaP04包覆a-Al203粉体的透射电镜图。图3为LaP04包覆a-Al203粉体的X射线光电子能谱分析图。
具体实施方式
本发明选择La(N03)3'6H20、 NaP(V12H20和a-Al203作为原料。0八1203颗 粒的平均粒径在200nm左右。将La(N03)3'6H20和Na3P04'12H20分别配成浓度 为0.01mol/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，力n 0.5wty。分散剂聚甲基丙烯酸铵(PMAA)，超声分散40min。再将100ml的上述La(N03)3水溶液加入到该悬 浮液中，用搅拌器磁力搅拌60min。然后用装在碱式滴定管中与La(N03)3水溶 液的等体积的上述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 制滴入速度在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， 使之恒定为IO。滴加结束后，迅速将悬浮液倒入高压釜中，在150'C反应9h，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a-Al203粉体。本发明中对LaP04包覆a-Al203粉体的测试有X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)。图l中a为包覆之前的纯a-Al203的XRD图， b为制得的包覆粉体的XRD图，从该图中可看到a-Al203在被包覆了 一层LaP04之后，其衍射峰的强度明显下降，而LaP04的衍射峰则较明显。该衍射峰强度的 变化说明a-Al203颗粒表面已经包覆了一层LaP04。通过透射电镜照片可看到，在 a-Al203颗粒的表面包覆了一层极细的LaP04颗粒，该包覆层厚度在IO ~30證之 间，仍属于核壳结构，只不过壳层是由许多细小的LaP04颗粒组成。通过X射线 光电子能谱分析可知，P2p的结合能在133.6eV处，说明P元素完全以P(V—的形式 存在，La3d的结合能在836.0eV处，表明1^元素以1^3+的形式存在。这证实了包 覆粉体表面有LaP04的存在。同时，Ols在531.5eV处对应的能量位置，既是LaP04 中P(V—对应的O的结合能，也是a-Al203中的A1—O键的结合能。在74.5eV这个能 量位置与A12s对应的是a-Al203，该A12s结合能的位置比文献报道的^203谱峰偏 低，这是由于包覆层LaP04中的氧对金属离子Al的相互争夺弱化了A1—O键，使 其电子云分散所致。XPS分析结果更加证实了包覆粉体的结构。本发明中所述的a-Al203颗粒的平均粒径为5(K300nm ;所述的 La(N03)3-6H20和Na3P0442H20水溶液的浓度均为0.001-0.lmol/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 lwtn/。;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8~16h;所述的分散剂为聚甲基丙烯 酸铵、聚乙二醇或拧檬酸。
权利要求
1. 一种LaPO4包覆α-Al2O3粉体的水热制备方法，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50～200mlLa(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(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，将悬浮液倒入高压釜中，在80～300℃下反应5～12h，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粉体的水热制备方法，其特征在 于所述的a-Al203颗粒的平均粒径为5(K300nm。
3、 如权利要求1所述的LaP04包覆a-Al203粉体的水热制备方法，其特征在 于所述的La(N03)3'6H20和NaP04'12H20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cx-Al203粉体的水热制备方法，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粉体的水热制备方法，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粉体的水热制备方法，其特征在于 所述的干燥温度为40 100'C,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LaPO<sub>4</sub>包覆α-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>粉体的水热制备方法，其特征在于首先将α-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>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(NO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>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(NO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>水溶液等体积等浓度的Na<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>水溶液，滴加过程中，使悬浮液的pH值保持恒定，滴加结束后，将悬浮液倒入高压釜中，在80～300℃下反应5～12h，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。本发明步骤简单，易控制，既可以获得LaPO<sub>4</sub>和Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>之间的弱界面，又可以降低软相LaPO<sub>4</sub>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C04B35/628GK101269976SQ200810015948
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