专利名称：一种稀土锆酸钐纳米材料及其水热制备方法
技术领域：
本发明属于化工领域，本发明涉及一种热障涂层材料和光催化材料及其制备，特别涉及一种稀土锆酸钐纳米材料及其水制备方法。
背景技术：
稀土锆酸钐是一种具有催化性、离子导电性、介电性能等多种物理化学性能的新型无机复合材料。由于其良好的高温稳定性、高化学稳定性、高熔点、较高的离子电导率，使其在热障涂层、催化剂、氢氧燃料电池、有机物加氢脱氢、高温颜料、以及发光基底材料等方面有着广阔的应用前景。稀土锆酸钐的制备方法有多种，其中最常见的是固相反应法、化学共沉淀法、熔融盐法、溶胶凝胶法等。他们各有优缺点溶胶凝胶法制得的产品均匀性好，颗粒粒径小，t匕 表面大，缺点是有机溶剂有毒以及需要高温煅烧；高温固相法在制备过程中无需溶剂、产率高、工艺简单，缺点是所得到的产物粒径较大，且团聚较厉害，比表面小，结晶度差。化学共沉淀法制备出的陶瓷粉体粒度细，烧结性能好，缺点是所形成的沉淀呈胶体状态，很难过滤和洗涤，在干燥脱水过程中有严重的结块现象。目前制备稀土锆酸盐主要还是集中在高温固相合成法，但反应所要求的温度很高，且需要很长的反应时间；同时也有报道通过水合肼等方法合成稀土锆酸盐，两者普遍存在的问题是粒径大，粒子团聚较严重。因此，本发明旨在寻求一种新的方法制备粒径在纳米级的稀土锆酸钐粉体材料。
发明内容
有鉴于此，本发明在于提供一种稀土锆酸钐纳米材料及其水制备方法；一种化学组成为A2B2O7型(Sm2Zr2O7)稀土锆酸钐材料及其制备方法，利用共沉淀的前躯体直接水热合成制得一种纳米级稀土锆酸钐材料。该稀土锆酸钐材料由如下方法制备，步骤如下I)将锆源溶解于去离子水中，然后与钐源溶液混合；2)将配制好的弱碱溶液加入到步骤I)的混合溶液中，充分搅拌得前驱体产物，离心分离得到固体沉淀；3)将步骤2)的固体沉淀分散于去离子水中，调节溶液的PH值，将料浆置于高压反应爸中进行反应；4)反应完成后取出粉体，洗涤，即得到纯相锆酸钐纳米粉体。进一步，针对上述4个步骤，还可以满足如下所述中的一种或几种条件a，步骤I)中的锆源为氧氯化锆、硫酸氧锆、硝酸锆、硫酸锆中的一种或几种；b，步骤I)中的钐源为硝酸钐、氯化钐、硫酸钐、氧化钐硝酸溶解液中的一种或几种；C，步骤I)中的锆源或钐源的纯度为99wt%以上；d，步骤I)中的锆源与钐源的摩尔比为I : I;
e,步骤2)中的弱碱溶液是指氨水；f，步骤2)中的充分搅拌是指磁力搅拌；g，步骤2)中的前驱体产物是指类凝胶前驱体产物；h，步骤3)中的PH值用强碱性溶液调节，调节PH值到9-14 ；i，步骤3)中的反应釜是指100-300°C的水热釜；j，步骤3)中的反应时间为2-48小时；k，步骤4)中的洗涤条件为在转速4000r/min下先水洗7次，再用无水乙醇离心洗涤2次；即得纳米锆酸钐粉体。 更进一步，针对上述a k这11个条件，还可以满足如下所述中的一种或几种i，条件a中的氧氯化锆为粉末，粒度为2_5μπι;ii，条件a中的氧氯化锆的溶液的PH值为O. 4-5. O ；iii，条件b中的氧化钐的粒度为3-10 μ m，硝酸的浓度为3_15mol/L ；iv,条件e中的氨水浓度为5-10mol/L ；v,条件g中的前驱体产物溶液的PH值在4-9之间；vi，条件h中的强碱性溶液为KOH或NaOH溶液，浓度为2-12mol/L ；vii，条件i中的水热釜的水热温度介于120 200°C之间；viii，所述产物纳米错酸衫粉体的颗粒粒径在10_20nm之间。前驱体产物对应于实施例(例I)中步骤2)加入氨水调节PH = 4时得到的共沉淀产物(固相)；充分搅拌对应于实施例(例I)中步骤2)加氨水过程中要不断搅拌，氨水加完后还要继续搅拌10分钟，使沉淀完全；固体沉淀即为前驱体产物。需要说明的是，此步骤中加入氨水后达到是一种固液混合相(固为前驱体，液为溶液)，离心分离的目的就是固液分离得到固体沉淀-前驱体。类凝胶前驱体产物对应于实施例步骤2)中离心分离得到的固体。其中，各单位对应的中文Wt % :重量百分比V :摄氏度MP :兆帕r/min :转 / 分钟μ :微米mol/L:摩尔 / 升nm :纳米h :小时术语“纯相锆酸钐粉体”、“稀土锆酸钐”、“纯相烧绿石型锆酸钐”和“锆酸钐”含义相同，由于制备锆酸钐所用的原料氧化钐是一种稀土氧化物，故制得的产物常称为稀土锆酸钐。如各名词术语中含“纳米”，即为限定粒径大小。本发明可以根据对产品的性质的需要，改变水热反应的条件制备不同形貌、不同粒径大小的锆酸钐产物。发明的有益效果
本发明的稀土锆酸钐粉体比部分稳定氧化锆(简称YSZ)具有更多晶体内部空位和更复杂的晶体结构，而且晶胞中含有质量较大的稀土原子Sm，因而大大增大了声子的散射，导致声子平均自由程减小，从而导热系数比YSZ更低，可以用作热障涂层材料。同时本发明的稀土锆酸钐材料相比于ZrO2的禁带结构中存在杂质能级，导致带隙变窄，是一种很有潜力的光催化半导体材料。本工艺通过控制各种反应条件可以得到5_20nm的纳米陶瓷粉体，晶粒发育完整，晶型好且晶粒大小可控，粒子纯度高，粒度分布均匀，分散性好；该制备方法简单易行，无需高温煅烧，反应过程易于控制，流程少，成本低，产率高，易于推广使用，可大批量工业化生产。
图I为PH = 9、不同水热温度下反应24h合成的稀土锆酸钐的X射线衍射(XRD) 图谱。图2为PH = 9、190°C水热反应12h合成的稀土锆酸钐的扫描电镜(SEM)图。图3为不同条件下制备的稀土锆酸钐的透射电镜(TEM)图，其中图3-H和图3_1的插图为选区电子衍射图(SAED)，也是由透射电镜拍得。图4为PH = 9、190°C、水热24h得到的稀土锆酸钐的高分辨透射电镜(HRTEM)图(插图为选区电子衍射(SAED)图)。图5为PH = 13、120°C、水热24h所得产物的X射线能谱(EDS)图。(图5-A :长条状产物X射线能谱图；图5-B :颗粒状产物X射线能谱图)图6为不同温度下制备的稀土锆酸钐的紫外可见吸收光谱(UV-vis)图。图中英文wavelength的含义为波长,单位纳米；Abs的含义为吸收系数。图7尿素作为沉淀剂时所得产物的X射线衍射(XRD)8K0H作为沉淀剂时所得产物的X射线衍射(XRD)9氨水作为沉淀剂时所得产物的X射线衍射(XRD)图
具体实施例方式为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。实施例I :I)将30g氧氯化锆溶解到200ml水中得到水溶液，IOg氧化钐溶于30ml浓硝酸中制得硝酸钐溶液，将氧氯化锆溶液和硝酸钐溶液混合均匀。2)在磁力搅拌作用下，向混合溶液中逐滴加氨水调至PH = 4. O后再不断搅拌lOmin，得到类凝胶乳浊液，将类凝胶乳浊液离心分离得到固体沉淀，加水打浆(目的先将沉淀用水分散开)后加入KOH溶液至PH = 9得到白色料浆。3)将上述料浆加入反应釜中，以5°C /min的升温速率升至120°C并恒温反应24h，冷却至室温,产物在转速4000r/min的离心机中先水洗7次，再用无水乙醇离心洗涤2次，除去上清液，在100°C下干燥即可得到产物粉末。如X射线衍射(XRD)图谱(图I的120°C那条曲线)所示，得到的产物为纯相烧绿石型锆酸钐，由透射电镜(TEM)图(图3-A)看出产物是由多个粒子聚集到一块的类絮状团聚体锆酸钐。实施例2 I)将30g粒度为5 μ m、PH值为2. O的氧氯化锆溶解到200ml水中得到水溶液，IOg粒度为3 μ m的氧化钐溶于30ml浓度为8mol/L的浓硝酸中制得硝酸钐溶液,将氧氯化锆溶液和硝酸钐溶液混合均匀。2)在磁力搅拌作用下，向混合溶液中逐滴加浓度为10mol/L的氨水调至PH = 4. O后再不断搅拌lOmin，得到类凝胶乳浊液，将类凝胶乳浊 液离心分离得到固体沉淀，加水打浆(目的先将沉淀用水分散开)后加入浓度为6mol/L的KOH溶液至PH = 13得到白色料浆。3)将上述料浆加入反应釜中，以5°C /min的升温速率升至120°C并恒温反应24h，冷却至室温,产物在转速4000r/min的离心机中先水洗7次，再用无水乙醇离心洗涤2次，除去上清液，在100°C下干燥即可得到产物粉末。由透射电镜(TEM)图(图3-B)可看出，得到的产物是由粒径为10-20nm的纳米颗粒及长度约为I μ m宽为30nm左右的长条状产物组成，由长条状产物X射线能谱(EDS)图谱(图5-A)可知样品中除了铜网上附着的C元素夕卜，只有Sm、O两种元素，定量分析断定该长条状产物为Sm2O3，如表I所示。而由纳米颗粒的X射线能谱(EDS)图谱(图5-B)分析知，该产物为锆酸钐，详见表2。
(元素) 质量百分比原子百分比不确定百分比修正系数 k-因子% % %
O(K)14.7561.92O. 22O. 49I. 974
Srn(L)85.2438.07O. 52O. 84.164
\表I
(元素) 质量百分比原子百分比不确定百分比修正系数 k-因子% % %
O(K)22.4863.51O. 21O. 49I. 974
Zr(K)37.2818. 63O. 3O. 993. 73
Sm(L)40.2217.840.30.84.164表2实施例3 I)将45g硫酸氧错溶解到200ml水中得到水溶液，13g氯化衫溶解到40ml水中得到水溶液，将硫酸氧锆溶液和氯化钐溶液混合均匀。2)在磁力搅拌作用下，向混合溶液中逐滴加氨水调至PH = 4. O后再不断搅拌lOmin，得到类凝胶乳浊液，将类凝胶乳浊液离心分离得到固体沉淀，加水打浆(目的先将沉淀用水分散开)后加入KOH溶液至PH = 9得到白色料浆。3)将上述料浆加入反应釜中，以5°C /min的升温速率升至160°C并恒温反应24h，冷却至室温,产物在转速4000r/min的离心机中先水洗7次，再用无水乙醇离心洗涤2次，除去上清液，在100°C下干燥即可得到产物粉末。如X射线衍射(XRD)图谱(图I的160°C那条曲线)所示，该条件下可得到纯的稀土锆酸钐，由透射电镜(TEM)图(图3-C)看出得到尺寸为10-15nm的纳米颗粒，且分散良好，每一个纳米颗粒的外形近四方形。紫外可见吸收光谱(UV-vis)图(图6的160°C那条曲线)表明，产物在可见光区域有吸收，主要集中在紫外吸收区域，产物对波长为200-500nm的光均有吸收，鉴于同种结构的物质(烧绿石A2B2O7型)如La2Sn2O7等有光催化性能，故稀土锆酸钐能够应用于光催化材料。实施例4 I)将30g粒度为4 μ m、PH值为O. 4的氧氯化锆溶解到200ml水中得到水溶液，IOg粒度为10 μ m的氧化钐溶于30ml浓度为15mol/L浓硝酸中制得硝酸钐溶液,将氧氯化锆溶液和硝酸钐溶液混合均匀。2)在磁力搅拌作用下，向混合溶液中逐滴加浓度为5mol/L的氨水调至PH = 4. O后再不断搅拌lOmin，得到类凝胶乳浊液，将类凝胶乳浊液离心分离得到固体沉淀，加水打浆(目的先将沉淀用水分散开)后加入浓度为2mol/L KOH溶液至PH = 9得到白色料浆。3)将上述料浆加入反应釜中，以5°C /min的升温速率升至190°C并恒温反应24h，冷却至室温,产物在转速4000r/min的离心机中先水洗7次，再用无水乙醇离心洗涤2次，除去上清液，在100°C下干燥即可得到产物粉末。如X射线衍射(XRD)图谱(图I的190°C那条曲线)所示，该条件下得到的产物为纯相锆酸钐，并且从衍射峰强度上可以看出，该条件下得到的稀土锆酸钐结晶较好。由透射电镜(TEM)图(图3-D)看出，得到的稀土锆酸钐粒径在15-20nm之间，外形为规整的的类四方形，颗粒之间分散良好，如图4所示，可以看出产物的晶格条纹清晰，结晶良好。如紫外可见吸收光谱(UV-vis)图(图6的190°C那条曲线)所示，190°C温度下制备的锆酸钐的UV-vis光谱图表明该产物在紫外、可见光区均具有吸收能力，产物对波长为200-500nm的光均有吸收，鉴于同种结构的物质(烧绿石A2B2O7型)如La2Sn2O7等有光催化性能，故稀土锆酸钐能够应用于光催化材料。实施例5:I)将30g粒度为2 μ m、PH值为5的氧氯化锆溶解到200ml水中得到水溶液，粒度为6 μ m的IOg氧化钐溶于浓度为3mol/L的30ml浓硝酸中制得硝酸钐溶液,将氧氯化锆溶液和硝酸钐溶液混合均匀。2)在磁力搅拌作用下，向混合溶液中逐滴加浓度为8mol/L的氨水调至PH = 4. O后再不断搅拌lOmin，得到类凝胶乳浊液，将类凝胶乳浊液离心分离得到固体沉淀，加水打浆(目的先将沉淀用水分散开)后加入浓度为12mol/L的KOH溶液至PH = 9得到白色料浆。3)将上述料浆加入反应釜中，以5°C /min的升温速率升至190°C并恒温反应12h，冷却至室温,产物在转速4000r/min的离心机中先水洗7次，再用无水乙醇离心洗涤2次，除去上清液，在100°c下干燥即可得到产物粉末。由透射电镜(TEM)(图3-E)图所示，得到的颗粒尺寸在10_15nm之间，每个颗粒的外形为类四方形，但仍有少量团聚体出现。由扫描电镜(SEM)图(图2)所示，进一步证实了颗粒的尺寸在IOnm左右。实施例6 I)将30g氧氯化锆溶解到200ml水中得到水溶液，IOg氧化钐溶于30ml浓硝酸中制得硝酸钐溶液，将氧氯化锆溶液和硝酸钐溶液混合均匀。2)在磁力搅拌作用下，向混合溶液中逐滴加氨水调至PH = 4. O后再不断搅拌lOmin，得到类凝胶乳浊液，将类凝胶乳浊液离心分离得到固体沉淀，加水打浆(目的先将沉淀用水分散开)后加入KOH溶液至PH = 9得到白色料浆。3)将上述料浆加入反应釜中，以5°C /min的升温速率升至190°C并恒温反应2h，冷却至室温,产物在转速4000r/min的离心机中先水洗7次，再用无水乙醇离心洗涤2次， 除去上清液，在100°C下干燥即可得到产物粉末。由透射电镜图(TEM)(图3-F)，得到粒径在8-15nm之间的由大量粒子聚集到一块的产物。实施例7 I)将40g硫酸锆溶解到200ml水中得到水溶液，IOg氧化钐溶于30ml浓硫酸中制得硫酸钐溶液，将硫酸锆溶液和硫酸钐溶液混合均匀。2)在磁力搅拌作用下，向混合溶液中逐滴加氨水调至PH = 4. O后再不断搅拌lOmin，得到类凝胶乳浊液，将类凝胶乳浊液离心分离得到固体沉淀，加水打浆(目的先将沉淀用水分散开)后加入KOH溶液至PH = 14得到白色料浆。3)将上述料浆加入反应釜中，以5°C /min的升温速率升至120°C并恒温反应24h，冷却至室温,产物在转速4000r/min的离心机中先水洗7次，再用无水乙醇离心洗涤2次，除去上清液，在100°C下干燥即可得到产物粉末。由透射电镜(TEM)图(图3-G)得到粒径在8-12nm之间的产物，该产物为稀土锆酸钐。实施例8 I)将45g硫酸氧错溶解到200ml水中得到水溶液，IOg氧化衫溶于30ml浓硫酸中制得硫酸钐溶液，将氧氯化锆溶液和硫酸钐溶液混合均匀。2)在磁力搅拌作用下，向混合溶液中逐滴加氨水调至PH = 9. O后再不断搅拌lOmin，得到类凝胶乳浊液，将类凝胶乳浊液离心分离得到固体沉淀，加水打浆(目的先将沉淀用水分散开)后加入KOH溶液至PH = 12得到白色料浆。3)将上述料浆加入反应釜中，以5°C /min的升温速率升至200°C并恒温反应24h，冷却至室温,产物在转速4000r/min的离心机中先水洗7次，再用无水乙醇离心洗涤2次，除去上清液，在100°C下干燥即可得到产物粉末。由透射电镜(TEM)图(图3-H)所示，得到粒径在12-20nm之间的产物，该产物为稀土锆酸钐，由衍射图(图3-H的插图)表明产物的结晶度良好。实施例9 I)将30g硝酸锆溶解到200ml水中得到水溶液，IOg氧化钐溶于30ml浓硫酸中制得硫酸钐溶液，将硝酸锆溶液和硫酸钐溶液混合均匀。2)在磁力搅拌作用下，向混合溶液中逐滴加氨水调至PH = 4. O后再不断搅拌lOmin，得到类凝胶乳浊液，将类凝胶乳浊液离心分离得到固体沉淀，加水打浆(目的先将沉淀用水分散开)后加入KOH溶液至PH = 12得到白色料浆。3)将上述料浆加入反应釜中，以5°C /min的升温速率升至160°C并恒温反应48h，冷却至室温,产物在转速4000r/min的离心机中先水洗7次，再用无水乙醇离心洗涤2次，除去上清液，在100°C下干燥即可得到产物粉末。由透射电镜(TEM)图(图3-1)所示，得到粒径在ll_16nm之间的产物，该产物为稀土锆酸钐，由透射电镜拍得的电子衍射图(SAED)(图3-1的插图)表明产物的结晶度较好。实施例10
I)将30g氧氯化错溶解到200ml水中得到水溶液，13g氯化衫溶解到40ml水中得到水溶液，将氧氯化锆溶液和氯化钐溶液混合均匀。2)在磁力搅拌作用下，向混合溶液中逐滴加氨水调至PH = 4. O后再不断搅拌lOmin，得到类凝胶乳浊液，将类凝胶乳浊液离心分离得到固体沉淀，加水打浆(目的先将沉淀用水分散开)后加入KOH溶液至PH = 14得到白色料浆。3)将上述料浆加入反应釜中，以5°C /min的升温速率升至190°C并恒温反应2h，冷却至室温,产物在转速4000r/min的离心机中先水洗7次，再用无水乙醇离心洗涤2次，除去上清液，在100°C下干燥即可得到产物粉末。由透射电镜(TEM)图(图3-J)所示，得到粒径在6-1 Inm之间的产物，该产物为稀土锆酸钐。为了解决Zr4+、Sm3+沉淀顺序不同的问题，现有技术也没有相关记载，也无法从现有技术中推测，故做了实施例11-实施例14这四个摸索性实验。由于不知道Zr4+、Sm3+是在不同的PH值条件下沉淀的，故通过实验先获知Zr4+是在PH = 2时开始沉淀，而Sm3+是在PH = 4时沉淀完全，如实施例11。在此基础上选用了3种不同碱性的沉淀剂(尿素-极弱碱，氨水-弱碱，KOH-强碱)对比得出最佳的沉淀剂。具体的实验步骤如下实施例11将氧氯化锆和硝酸钐溶液分开单独滴加氨水实验，发现当氧氯化锆溶液沉淀完全时，测量此时溶液的PH = 2.而硝酸钐完全沉淀时，测量此时的PH = 4.实施例12 :尿素作为沉淀剂I)将30g氧氯化错溶解到200ml水中得到水溶液，IOg氧化衫溶于30ml浓硝酸中制得硝酸钐溶液，将氧氯化锆溶液和硝酸钐溶液混合均匀。2)向混合溶液中加入热的尿素溶液调至PH = 4. O，过滤分离，然后加入KOH溶液至 PH = 9。3)打浆后加入反应釜中，以5°C /min的升温速率升至190°C并恒温反应24h，冷却至室温，将产物进行过滤除去上清液，在100°c下干燥即可得到产物粉末。从X射线衍射(XRD)图谱(图7)上看，得到的产物为ZrOjP Sm2(CO3)3，无稀土锆酸钐生成。实施例13 :KOH作为沉淀剂I)将30g氧氯化错溶解到200ml水中得到水溶液，IOg氧化衫溶于30ml浓硝酸中制得硝酸钐溶液，将氧氯化锆溶液和硝酸钐溶液混合均匀。2)向混合溶液中加KOH溶液调至PH = 4. O,过滤分离，然后加入KOH溶液至PH =9。3)打浆后加入反应釜中，以5°C /min的升温速率升至190°C并恒温反应24h，冷却至室温，将产物进行过滤除去上清液，在100°c下干燥即可得到产物粉末。从X射线衍射(XRD)图谱(图8)上看，得到的产物为ZrO2和Sm2O3，无稀土锆酸钐生成实施例14 :氨水作沉淀剂I)将30g氧氯化错溶解到200ml水中得到水溶液，IOg氧化衫溶于30ml浓硝酸中制得硝酸钐溶液，将氧氯化锆溶液和硝酸钐溶液混合均匀。2)向混合溶液中加氨水调至PH = 4. 0，过滤分离，然后加入KOH溶液至PH = 9。3)打浆后加入反应釜中，以5°C /min的升温速率升至190°C并恒温反应24h，冷却至室温，将产物进行过滤除去上清液，在100°c下干燥即可得到产物粉末。从X射线衍射(XRD)图谱(图9)上看，得到的产物为稀土锆酸钐，无其他杂相生成。对于本发明各个实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替 换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种稀土锆酸钐材料，其特征在于，所述稀土锆酸钐材料是利用共沉淀的前躯体直接水热合成制得。
2.如权利要求I所述的稀土锆酸钐材料，其特征在于，化学组成为A2B2O7和/或所述稀土锆酸钐材料的粒径为纳米级。
3.如权利要求I或2所述的稀土锆酸钐材料，其特征在于，由如下方法制备，步骤如下 1)将锆源溶解于去离子水中，然后与钐源溶液混合； 2)将配制好的弱碱溶液加入到步骤I)的混合溶液中，充分搅拌得前驱体产物，离心分离得到固体沉淀； 3)将步骤2)的固体沉淀分散于去离子水中，调节溶液的PH值，将料浆置于高压反应釜中进行反应； 4)反应完成后取出粉体，洗涤，即得到纯相锆酸钐纳米粉体。
4.如权利要求3所述的稀土锆酸钐材料，其特征在于还满足如下所述中的一种或几种条件 a，步骤I)中的锆源为氧氯化锆、硫酸氧锆、硝酸锆、硫酸锆中的一种或几种； b，步骤I)中的钐源为硝酸钐、氯化钐、硫酸钐、氧化钐硝酸溶解液中的一种或几种； c，步骤I)中的锆源或钐源的纯度为99wt%以上； d，步骤I)中的锆源与钐源的摩尔比为I : I; e，步骤2)中的弱碱溶液是指氨水； f，步骤2)中的充分搅拌是指磁力搅拌； g，步骤2)中的前驱体产物是指类凝胶前驱体产物； h，步骤3)中的PH值用强碱性溶液调节，调节PH值到9-14 ； i，步骤3)中的反应釜是指100-300°C的水热釜； j，步骤3)中的反应时间为2-48小时； k，步骤4)中的洗涤条件为在转速4000r/min下先水洗7次，再用无水乙醇离心洗涤2次； 即得纳米锆酸钐粉体。
5.如权利要求4所述的稀土锆酸钐材料，其特征在于还满足如下所述中的一种或几种 i，条件a中的氧氯化锆为粉末，粒度为2-5μπι; ii，条件a中的氧氯化锆的溶液的PH值为O. 4-5. O ； iii，条件b中的氧化钐的粒度为3-10 μ m，硝酸的浓度为3-15mol/L ； iv，条件e中的氨水浓度为5-10mol/L ； v,条件g中的前驱体产物溶液的PH值在4-9之间； vi，条件h中的强碱性溶液为KOH或NaOH溶液，浓度为2-12mol/L ； vii，条件i中的水热釜的水热温度介于120 200°C之间； viii，所述产物纳米错酸衫粉体的颗粒粒径在10-20nm之间。
6.一种稀土锆酸钐的制备方法，其特征在于，所述方法是利用共沉淀的前躯体直接水热合成制得稀土锆酸钐。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 1)将锆源溶解于去离子水中，然后与钐源溶液混合； 2)将配制好的弱碱溶液加入到步骤I)的混合溶液中，充分搅拌得前驱体产物，离心分离得到固体沉淀； 3)将步骤2)的固体沉淀分散于去离子水中，调节溶液的PH值，将料浆置于高压反应釜中进行反应； 4)反应完成后取出粉体，洗涤，即得到纯相锆酸钐纳米粉体。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，还满足如下所述中的一种或几种条件 a，步骤I)中的锆源为氧氯化锆、硫酸氧锆、硝酸锆、硫酸锆中的一种或几种； b，步骤I)中的钐源为硝酸钐、氯化钐、硫酸钐、氧化钐硝酸溶解液中的一种或几种； c，步骤I)中的锆源或钐源的纯度为99wt%以上； d，步骤I)中的锆源与钐源的摩尔比为I : I; e，步骤2)中的弱碱溶液是指氨水； f，步骤2)中的充分搅拌是指磁力搅拌； g，步骤2)中的前驱体产物是指类凝胶前驱体产物； h，步骤3)中的PH值用强碱性溶液调节，调节PH值到9-14 ； i，步骤3)中的反应釜是指100-300°C的水热釜； j，步骤3)中的反应时间为2-48小时； k，步骤4)中的洗涤条件为在转速4000r/min下先水洗7次，再用无水乙醇离心洗涤2次； 即得纳米锆酸钐粉体。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，还满足如下所述中的一种或几种 i，条件a中的氧氯化锆为粉末，粒度为2-5μπι; ii，条件a中的氧氯化锆的溶液的PH值为O. 4-5. O ； iii，条件b中的氧化钐的粒度为3-10 μ m，硝酸的浓度为3-15mol/L ； iv，条件e中的氨水浓度为5-10mol/L ； v,条件g中的前驱体产物溶液的PH值在4-9之间； vi，条件h中的强碱性溶液为KOH或NaOH溶液，浓度为2-12mol/L ； vii，条件i中的水热釜的水热温度介于120 200°C之间； viii，所述产物纳米错酸衫粉体的颗粒粒径在10-20nm之间。
10.如权利要求1-5所述的稀土锆酸钐材料在制备热障涂层材料或制备光催化半导体材料中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种稀土锆酸钐纳米材料及其水热制备方法，用共沉淀的前躯体直接水热合成的纳米级稀土锆酸钐粉体，用本发明方法制备出的稀土锆酸钐粉体导热系数更低，隔热效果好，是一种很有潜力的光催化半导体材料。制备本发明稀土锆酸钐材料的方法是1)将锆源溶解于去离子水中，然后与钐源溶液混合；2)将配制好的强碱溶液加入到步骤1)的混合溶液中，充分搅拌得前驱体产物，离心分离得到固体沉淀；3)将步骤2)的固体沉淀分散于去离子水中，调节溶液的PH值，将料浆置于高压反应釜中进行反应；4)反应完成后取出粉体，洗涤，即得到纯相锆酸钐纳米粉体。
文档编号C04B35/50GK102674455SQ201210113690
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者王全胜, 豆艳坤, 金海波, 陈立亮 申请人:北京理工大学