稀土锆酸盐颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种稀土锆酸盐颗粒及其制备方法。该方法包括如下步骤：1)将水溶性硫酸盐、水溶性铵盐与氯氧化锆用水配制为混合水溶液；2)将碳酸氢铵溶液A滴加至所述混合水溶液中反应；固液分离，得到第一固体；3)将第一固体、水溶性稀土盐与水形成混合料液；4)将碳酸氢铵溶液B滴加至所述混合料液中反应；固液分离，得到稀土锆酸盐前驱体；5)将稀土锆酸盐前驱体焙烧，得到稀土锆酸盐颗粒。采用本发明专利技术的方法所得稀土锆酸盐颗粒较大，其粒径D

【技术实现步骤摘要】
稀土锆酸盐颗粒及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种稀土锆酸盐颗粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]稀土锆酸盐(锆酸稀土)具有低热导率、高热膨胀系数及良好的相稳定性等特点，因而在众多的热障涂层材料中脱颖而出。稀土锆酸盐这一类烧绿石结构材料在合成时受到局限。固相合成虽然可以严格控制其化学计量比，但是物相不均匀，所需焙烧温度高。液相沉淀工艺合成产物粒度细，过滤难度大，杂质夹带量大，难以工业化生产。因此，获得粒度较大、容易过滤的稀土锆酸盐是必要的。而在粉体应用过程中，还需要经过研磨、喷雾造粒以达到等离子喷涂(APS)的条件。
[0003]CN101407336A公开了一种锆酸镧粉体的制备方法，将可溶性镧盐溶液、锆盐溶液和表面活性剂溶液混合后滴加至沉淀剂中，得到沉淀产物，然后经过处理、煅烧，得到锆酸镧粉体。该方法中。沉淀产物难以过滤，形貌不均一，烘干后得到的样品为胶块，不利于规模化生产，所得锆酸镧基本为纳米级，而且该方法中还需要加入表面活性剂。CN107176835B公开了一种铈双掺锆酸镧纳米陶瓷粉体的制备方法，将铈盐、锆盐和镧盐的溶液混合直接加入沉淀剂进行沉淀。该方法仍要加入分散剂，且所得铈双掺锆酸镧陶瓷粉体为纳米级。
[0004]CN101629078A公开了一种立方状锆酸镧掺铈绿色发光材料的制备方法，向硝酸镧、硝酸铈、硝酸铽的溶液中加入PVP，然后加入醋酸锆，并逐滴加入氢氧化钠溶液得到白色沉淀，转移入高压釜中处理。该方法仍需加入PVP分散剂，且所得稀土锆酸盐的颗粒仍较小，为1μm左右。
>[0005]CN107285770A公开了一种纯度高形貌均匀的锆酸镧钆粉体及透明陶瓷制备方法，直接将硝酸钆、硝酸镧、氧氯化锆配制成混合盐溶液，然后将混合盐溶液滴加到氨水中沉淀。所得陶瓷粉体仍为纳米级(50～150nm)。CN111646504B公开了一种纳米锆酸镧及其制备方法，得到的锆酸镧粉体仍为纳米级。此外，该方法产量小，流程长，控制难度大，无法批量生产。
[0006]CN108178631A公开了一种热喷涂球形锆酸镧粉体的制备方法，该方法中所得锆酸镧粉体的粒径不够均匀，且还需通过喷雾造粒设备使得前驱体成球，不利于工业化生产。此外，该方法使用的草酸铵沉淀剂成本较高，含草酸废水为有毒废水，难以处理。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提供一种稀土锆酸盐颗粒的制备方法，该方法得到的稀土锆酸盐颗粒较大，其粒径D
50
为25～55μm。本专利技术的另一个目的在于提供上述方法得到的稀土锆酸盐颗粒。本专利技术采用如下技术方案实现上述目的。
[0008]一方面，本专利技术提供一种稀土锆酸盐颗粒的制备方法，包括如下步骤：
[0009]1)将水溶性硫酸盐、水溶性铵盐与氯氧化锆用水配制为混合水溶液；其中，混合水溶液中，硫酸根离子与锆离子的摩尔比为0.8～1.2:1；
[0010]2)将碳酸氢铵溶液A滴加至所述混合水溶液中反应；固液分离，得到第一固体；
[0011]3)将第一固体、水溶性稀土盐与水形成混合料液；
[0012]4)将碳酸氢铵溶液B滴加至所述混合料液中反应；固液分离，得到稀土锆酸盐前驱体；
[0013]5)将稀土锆酸盐前驱体焙烧，得到稀土锆酸盐颗粒。
[0014]根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤1)的混合水溶液中，铵根离子的摩尔浓度为1～3mol/L；锆离子的浓度为50～100g/L。
[0015]根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤1)中，所述水溶性硫酸盐为碱金属硫酸盐，所述水溶性铵盐选自氯化铵、硝酸铵和醋酸铵中的一种或多种。
[0016]根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤2)中，将碳酸氢铵溶液A滴加至所述混合水溶液中反应，并至pH值为6～7；其中，碳酸氢铵溶液A的浓度为1～2.5mol/L；反应温度为80～97℃。
[0017]根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤3)的混合料液中，稀土离子与锆离子的摩尔比为1:1；REO的浓度为60～180g/L。
[0018]根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤3)中，水溶性稀土盐为稀土氯化物；水溶性稀土盐中的稀土元素选自镧、铈、钐和钆中的一种或多种。
[0019]根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤4)中，将碳酸氢铵溶液B滴加至所述混合料液中反应，并至pH值为6.8～7.2；其中，碳酸氢铵溶液B的浓度为1～2.5mol/L；反应温度为80～97℃。
[0020]根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤1)至步骤4)中，不加入任何表面活性剂或分散剂。
[0021]根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤5)中，焙烧温度为1200～1400℃，焙烧时间为120～240min。
[0022]另一方面，本专利技术还提供根据如上所述的制备方法得到的稀土锆酸盐颗粒，所述稀土锆酸盐颗粒的粒径D
50
为25～55μm。
[0023]根据本专利技术的制备方法得到的稀土锆酸盐颗粒较大，流动性好，其粒径D
50
为25～55μm。本专利技术的方法未加入任何其他表面活性剂或分散剂。此外，本专利技术的方法中，过滤容易，易于工业化生产；所得稀土锆酸盐颗粒具有较好的流动性，可直接用于等离子喷涂(APS)。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1所得锆酸镧颗粒的SEM图。
[0025]图2为本专利技术实施例1所得锆酸镧颗粒的XRD图。
[0026]图3为本专利技术实施例3所得锆酸钐颗粒的SEM图。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。
[0028]本专利技术的稀土锆酸盐颗粒的制备方法包括如下步骤：(1)混合水溶液形成步骤；
(2)第一固体形成步骤；(3)混合料液形成步骤；(4)前驱体形成步骤；(5)焙烧步骤。作为优选，步骤(1)至步骤(4)中，不加入任何表面活性剂或分散剂。下面进行详细描述。
[0029]<混合水溶液形成步骤>
[0030]将水溶性硫酸盐、水溶性铵盐与氯氧化锆用水配制为混合水溶液。在某些具体的实施方案中，将氯氧化锆先配制为氯氧化锆水溶液，然后向氯氧化锆水溶液加入水溶性硫酸盐和水溶性铵盐，配制形成混合水溶液。这样有利于形成较大颗粒的稀土锆酸盐。
[0031]在本专利技术中，所述水溶性硫酸盐为碱金属硫酸盐，优选为硫酸钠或硫酸钾，更优选为硫酸钠。所述水溶性铵盐选自氯化铵、硝酸铵和醋酸铵中的一种或多种，优选选自氯化铵、硝酸铵和醋酸铵中的一种，更优选选自氯化铵或硝酸铵。在某些具体实施方案中，水溶性硫酸盐为硫酸钠，水溶性铵盐为氯化铵。
[0032]混合水溶液中，铵根离子的摩尔浓度可以为1～3mol/L，优选为1～2.5mol/L，更优选为1～2mol/L。
[0033]混合水溶液中，以锆元素计的锆离子的浓度可以为50～100g/L，优选为60～1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土锆酸盐颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将水溶性硫酸盐、水溶性铵盐与氯氧化锆用水配制为混合水溶液；其中，混合水溶液中，硫酸根离子与锆离子的摩尔比为0.8～1.2:1；2)将碳酸氢铵溶液A滴加至所述混合水溶液中反应；固液分离，得到第一固体；3)将第一固体、水溶性稀土盐与水形成混合料液；4)将碳酸氢铵溶液B滴加至所述混合料液中反应；固液分离，得到稀土锆酸盐前驱体；5)将稀土锆酸盐前驱体焙烧，得到稀土锆酸盐颗粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)的混合水溶液中，铵根离子的摩尔浓度为1～3mol/L；锆离子的浓度为50～100g/L。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述水溶性硫酸盐为碱金属硫酸盐，所述水溶性铵盐选自氯化铵、硝酸铵和醋酸铵中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，将碳酸氢铵溶液A滴加至所述混合水溶液中反应，并至pH值为6～7；其中，碳酸氢铵溶液A的浓度为1～2.5mol/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔚腊先，兰月雯，崔建国，郝先库，张鹏飞，陈禹夫，王哲，侯睿恩，徐萌，
申请(专利权)人：包头稀土研究院，
类型：发明
国别省市：