-特种陶瓷粉体的制备(1).ppt

1、特种陶瓷粉体的制备,沉淀法 徐化秋,沉淀法,沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合液中加人适当的沉淀剂制备前驱体沉淀物,再将沉淀物进行干燥或锻烧，从而制得相应的粉体颗粒。 沉淀法可分为直接沉淀、均匀沉淀、共沉淀三种。,直接沉淀法,通常的沉淀法是在溶液中加入沉淀剂，反应后所得到的沉淀物经洗涤、干燥、热分解而获得所需的氧化物微粉。然而只进行沉淀操作也能直接得到所需的氧化物直接沉淀法,直接沉淀法,沉淀操作包括加入沉淀剂或水解。 不同的沉淀剂可以得到不同的沉淀产物，常见的沉淀剂为：NH3H2O、NaOH、(NH4)2CO3、Na2CO3、(NH4)2C2O4等。,直接沉淀法,优点：操

2、作简单易行，对设备技术要求不高，不易引入杂质，产品纯度很高，有良好的化学计量性，成本较低。 缺点：洗涤原溶液中的阴离子较难，得到的粒子粒径分布较宽，分散性较差。,均匀沉淀法,均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢均匀地释放出来，通过控制溶液中沉淀剂浓度，保证溶液中的沉淀处于一种平衡状态，从而均匀的析出。,均匀沉淀法,沉淀剂：通常加入的沉淀剂, 不立刻与被沉淀组分发生反应, 而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢生成，克服了由外部向溶液中直接加入沉淀剂而造成沉淀剂的局部不均匀性。,均匀沉淀法,应用：对于氧化物纳米粉体的制备，常用的沉淀剂尿素，其水溶液在70左右可发生分解反应

3、而生成NH4OH，起到沉淀剂的作用，得到金属氢氧化物或碱式盐沉淀，尿素的分解反应如下： (NH2)2CO + 3H2O = 2NH4OH + CO2 该法得到的产品纯度高、颗粒均匀、致密, 容易进行过滤清洗, 是目前工业化看好的一种方法。 通过强迫水解方法也可以进行均相沉淀。,均匀沉淀法,应该指出，用均匀沉淀法仍不能避免后沉淀和混晶共沉淀现象。,均匀沉淀法,均匀沉淀法中的沉淀剂，如（C2O4）2-、 （PO4）3- 、S2- 等，可用相应的有机酯类化合物或其他化合物水解而获得。 也可以利用络合物分解反应和氧化还原反应进行均匀沉淀。,均匀沉淀法,利用络合物分解的方法沉淀（SO4）2- ，可先将E

4、DTA -、 Ba2+ 络合物加入到含（SO4）2-的试液中，然后加氧化剂破坏EDTA，使络合物逐渐分解，Ba2+在溶液中均匀地释出，使BaSO4均匀沉淀。 利用氧化还原反应的均匀沉淀法，如： 2（AsO3）3- + 3（ZrO）2+ + 2（NO3）- = （ZrO）3（AsO4）2 （沉淀）+2（NO2）-,共沉淀法,大多数电子陶瓷是含有两种以上金属元素的复合氧化物，要求粉末原料纯度高，组成均匀，同时要求粉末原料是烧结性良好的超微粒子。按一般的混合、固相反应和粉碎的方法进行原料调制，纯度的组成的均匀性均存在问题。采用共沉淀法法可以克服这些缺点。,共沉淀法,共沉淀法是指在溶液中含有两种或多种

5、阳离子，它们以均相存在于溶液中，加入沉淀剂，经沉淀反应后，可得到各种成分的均一的沉淀，它是制备含有两种或两种以上金属元素的复合氧化物超细粉体的重要方法。,化学共沉淀法,化学共沉淀法是把沉淀剂加入混合后的金属盐溶液中，使溶液中含有的两种或两种以上的阳离子一起沉淀下来，生成沉淀混合物或固溶体前驱体，过滤、洗涤、热分解，得到复合氧化物的方法。沉淀剂的加入可能会使局部浓度过高，产生团聚或组成不够均匀。,化学共沉淀法,化学共沉淀法不仅可以使原料细化和均匀混合，且具有工艺简单、煅烧温度低和时间短、产品性能良好等优点。 化学共沉淀法制备ATO粉体具有制备工艺简单、成本低、制备条件易于控制、合成周期短等优点，

6、已成为目前研究最多的制备方法。,氧化锆超细粉的制备,中和沉淀法 中和沉淀法是以适当的碱液如氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、尿素等作沉淀剂，从ZrOCl2 、ZrO(NO3)2、Zr(NO3)4等盐溶液中沉淀析出含水氧化锆Zr(OH)4(又称氢氧化锆凝胶)，再经过过滤、洗涤、干燥、煅烧等过程制得ZrO 粉体工艺流程图如下所示：,氧化锆超细粉的制备,中和沉淀法流程图：,锆盐溶液,中和沉淀,过滤,洗涤,干燥,煅烧,ZrO2粉体,氧化锆超细粉的制备,此法的优点是工艺简单、方便易行、成本较低。 缺点是粉体中团聚体较多，所得粉体粒度分布较宽粉体经过特殊的处理，如用有机溶剂充分洗涤含水氧化锆，或直接采用有机液体作

7、为反应溶剂来降低颗粒问的表面张力和“盐桥”效应，虽可以改善粉体状态，但相应地会增加成本，并使工艺复杂化,氧化锆超细粉的制备,水解沉淀法 此法是长时间地沸腾锆盐溶液，使水解生成的挥发性酸HC|或HNO 不断蒸发除去，从而使如下水解反应平衡不断向右移动： ZrOCI2+(3+n)H2OZr(OH)4nH2O+2HCI ZrO(NO3)2+(3+n)H2OZr(OH)4nH2O+2HNO,氧化锆超细粉的制备,水解沉淀法流程图：,锆盐溶液,水解沉淀,过滤,洗涤,干燥,煅烧,ZrO2粉体,氧化锆超细粉的制备,水解沉淀法的优点是操作简便，缺点是反应时间较长(48小时)，耗能较大，所得粉体也存在团聚现象,氧化锆超细粉的制备,醇盐水解沉淀法 锆醇盐水解是利用锆醇盐极易水解的特性，在适当pH值的水溶液中进行水解得到Zr(OH)4 Zr(OR)4 +4H2OZr(OH)4 +4HOR,氧化锆超细粉的制备,醇盐水解沉淀法工艺流程图：,锆醇盐溶液,水解沉淀,过滤,干燥,粉碎,煅烧,ZrO2粉体,氧化锆超细粉的制备,醇盐水解法的优点是：(1)几乎全为一次粒子，团聚很少；(2)粒子的大小和形状均一；(3)化学纯度和相结构的单一性好 缺点是原料制各工艺较为复杂，成本较高,沉