氧化钇稳定氧化锆的制备及电性能测试

探究燃烧法制备钇稳定的氧化锆纳米晶研究氧化锆纳米粉体具有高的导电率，应用于低温、节能、高效化的固体氧化物燃料电池电解质材料，已成为近年来研究的热点。

然而纯的氧化锆粉体在固体氧化物燃料电池( SOFC) 的工作温度下稳定性较差，其应用受到一定局限。

如在制备二氧化锆时掺杂适量的氧化钇共同煅烧，制备钇稳定的氧化锆纳米晶( YSZ) ，可使氧化锆粉体同时具备特别优异的化学及热稳定性、力学性能并在很宽的氧分压范围内( l.0 ～1. 0 times; 10 - 20Pa) 呈纯的氧离子导电特性等优点，因此YSZ 在SOFC 电解质材料的应用方面具有较高实用价值。

改造YSZ，使之成为适于在中温条件下工作的SOFC 电解质膜材料是当前降低成本，推动SOFC 实用化的最有前途的重要技术方案之一。

纳米粉体目前制备技术主要有气相法、固相法、液相法、甘氨酸- 硝酸盐燃烧法等。

其中甘氨酸- 硝酸盐燃烧法是将含有所需要金属离子的硝酸盐溶液与甘氨酸溶液混合，将混合液加热使其自燃，得到需要的粉末。

该法是自支持燃烧技术，以硝酸盐作氧化物，甘氨酸作燃料。

所制备的粉末分散性好、结晶性好，粒径分布较窄，产物纯度高; 以甘氨酸为前驱体和络合剂，成本低，易操作; 实验周期短，而且反应物在合成过程中处在高度均匀分散态，反应时原子只需经过短程扩散或重排即可进入晶格位点，加之反应速度快，化合物形成温度低，使产物粒径小，分布均匀。

由该法制备纳米粉体成膜性能好，可改善元件性能，故本研究使用燃烧法制备钇稳定的氧化锆纳米晶粉体。

1 材料与方法1. 1 实验药品及仪器实验药品: 八水合氧氯化锆、氧化钇、甘氨酸，均为分析纯，产自成都艾科达化学试剂有限公司; 硝酸，质量分数65% ～68%，白银西区银环化学制剂厂。

实验仪器: 赛多利斯BS - 224S 型电子天平，铂金埃尔默SPECTRUM BXII 型傅立叶变换红外光谱仪，铂金埃尔默pris1 型热重分析仪，荷兰帕纳科Xrsquo;Pert Pro 型全自动X - 射线衍射仪，日本电子JSM -5610LV 型低真空扫描电子显微镜，天津市中环实验电炉SX - GO7123 型1 200 ℃箱式节能电炉，德国徕卡LEICA DM500 型光学显微镜。

纳米钇稳定氧化锆纳米钇稳定氧化锆是一种重要的材料，具有广泛的应用前景。

本文将从纳米钇稳定氧化锆的制备方法、结构特点、性能优势和应用领域等方面进行详细介绍。

一、纳米钇稳定氧化锆的制备方法纳米钇稳定氧化锆的制备方法多种多样，常见的有溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、气相沉积法等。

其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法，其基本步骤包括：溶解金属盐、加入稀释剂、加入络合剂、生成胶体、凝胶化、干燥和煅烧等。

纳米钇稳定氧化锆具有特殊的晶体结构和形貌特征。

其晶体结构为立方相，晶格常数较大，约为0.514 nm。

纳米钇稳定氧化锆的形貌特征主要表现为颗粒状、片状、纤维状等。

此外，纳米钇稳定氧化锆还具有较高的比表面积和孔隙结构，有利于提高其催化活性和吸附性能。

三、纳米钇稳定氧化锆的性能优势纳米钇稳定氧化锆具有许多优异的性能，主要包括高催化活性、优良的热稳定性和化学稳定性、良好的机械性能等。

首先，纳米钇稳定氧化锆具有较大的比表面积和丰富的活性位点，能够提供更多的反应活性中心，从而提高催化活性。

其次，纳米钇稳定氧化锆具有较高的热稳定性和化学稳定性，能够在高温和恶劣环境下保持其结构和性能的稳定性。

此外，纳米钇稳定氧化锆还具有优良的机械性能，能够承受较大的压力和应力。

四、纳米钇稳定氧化锆的应用领域纳米钇稳定氧化锆具有广泛的应用前景，在多个领域都有重要的应用价值。

首先，纳米钇稳定氧化锆在催化领域具有重要的应用，可以作为催化剂用于有机合成、汽车尾气净化、环境污染治理等方面。

其次，纳米钇稳定氧化锆在材料领域也有广泛的应用，可以用于制备高温陶瓷、传感器、电池等材料。

此外，纳米钇稳定氧化锆还可以用于生物医学领域，例如用于制备人工骨骼、生物陶瓷等。

纳米钇稳定氧化锆是一种重要的材料，具有制备方法多样、结构特点独特、性能优越和应用领域广泛等特点。

随着纳米技术的不断发展和应用的不断拓展，纳米钇稳定氧化锆在各个领域的应用前景将会更加广阔。

希望本文的介绍能够为读者对纳米钇稳定氧化锆有更深入的了解。

氧化锆陶瓷钇稳定氧化锆钇稳定氧化锆（Yttria-Stabilized Zirconia，YSZ）是一种重要的氧化锆陶瓷材料。

它由氧化锆（ZrO2）和钇氧化物（Y2O3）按一定比例混合制备而成。

氧化锆陶瓷具有很高的熔点、硬度和化学稳定性，而钇稳定氧化锆则在这些性质的基础上还具有更好的稳定性和导电性能。

钇稳定氧化锆的稳定性来源于钇氧化物的引入。

钇氧化物在氧化锆晶格中形成固溶体，使晶格结构更稳定。

这种稳定性使得钇稳定氧化锆具有较高的抗热震性能和热循环稳定性，能够在高温下长时间使用而不发生晶格破坏。

此外，钇稳定氧化锆还具有优异的化学稳定性，能够耐受强酸、强碱等腐蚀介质的侵蚀。

钇稳定氧化锆的导电性能使其在固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）等高温电化学器件中得到广泛应用。

由于其晶格中的钇离子部分取代了氧化锆晶格的氧离子，导致氧离子缺陷的形成。

这种氧离子缺陷会导致氧离子在晶体中的迁移，从而产生离子导电性。

钇稳定氧化锆的高离子导电性使得其成为固体氧化物燃料电池中的电解质材料，能够在高温下将化学能转化为电能。

除了在高温电化学器件中的应用外，钇稳定氧化锆还广泛用于热障涂层、传感器、陶瓷刀具等领域。

其高熔点和热稳定性使其成为热障涂层材料的理想选择，能够在高温环境下提供有效的隔热保护。

在传感器中，钇稳定氧化锆的导电性能能够被用来检测气体成分、温度等参数变化。

此外，钇稳定氧化锆的高硬度和耐磨性使其成为陶瓷刀具的重要原料，能够在切割、磨削等应用中提供优异的切割效果和耐用性。

钇稳定氧化锆的制备方法有多种，常见的包括固相烧结法、溶胶-凝胶法、等离子体喷涂法等。

其中，固相烧结法是最常用的制备方法之一。

这种方法首先将氧化锆和钇氧化物粉体按一定比例混合，然后通过高温烧结使粉体颗粒结合成致密块体。

溶胶-凝胶法则是通过溶胶-凝胶反应制备钇稳定氧化锆。

这种方法可以得到纯度较高、孔隙度较低的材料。

等离子体喷涂法则是将粉体材料通过等离子体喷涂技术喷涂到基底上，形成涂层。

氧化钇稳定二氧化锆的制备及表征
氧化钇稳定二氧化锆（Yttria-stabilized zirconia，YSZ）被广泛应用于固体氧化物燃料电池（SOFCs）、氧化物电解池（SOECs）、固态气体传感器等领域，因其高离子和电导率、良好的化学稳定性等特性深受研究者和工程师的青睐。

本文将围绕氧化钇稳定二氧化锆的制备及表征，阐述主要步骤和方法。

1. 基础物料的制备：常见的氧化钇、氧化锆等基础物料可以通过溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法、熔融法等多种方法制备。

其中，溶胶-凝胶法制备的物料颗粒尺寸小、分散性好，在后续的制备过程中表现出很好的性能。

例如，将氧化锆溶胶进入氧化钇水溶液并搅拌混合，形成凝胶状物料，经过干燥和焙烧后，即得到YSZ粉末。

2. 制备YSZ陶瓷：将YSZ粉末和一定量的有机胶水混合，搅拌混合后放在模具中压制，并通过球磨机或振动磨机对材料进行研磨，去除杂质和空气孔隙。

然后通过等离子热喷涂、烧结、热等静压（HIP）等方法进行成型，最终得到YSZ陶瓷。

3. 表征YSZ材料：利用场发射扫描电镜（FE-SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对YSZ材料进行表征，包括形貌结构、晶体结构、晶粒尺寸、杂质含量等。

例如，FE-SEM可以观察材料的表面形貌特征和晶体粒度分布情况；TEM可以观测材料内部的微观结构和晶体缺陷；XRD可以分析晶体结构、相对晶格常数等信息。

总之，氧化钇稳定二氧化锆的制备及表征是一个相对复杂的过程，需
要掌握多种方法和技巧。

通过不断的优化和改进，可以制备出高质量的YSZ材料，满足不同领域的需求。

氧化锆陶瓷的制备及性能测试实验方案1.实验原理氧化锆陶瓷是先进陶瓷的一种，具有硬度大、强度高、耐磨性好的优越特点，已广泛运用于国民经济的多个领域，是陶瓷研究中的热点。

在常压下纯ZrO2共有三种晶态：单斜氧化锆（m-ZrO2）、四方氧化锆（t-ZrO2）和立方氧化锆（c-ZrO2），三种晶型存在于不同的温度范围，并可以相互转化。

为了使氧化锆陶瓷具有更加优良的性能，使晶型在一定温度保持稳定，常常需要添加不同类型的稳定剂。

本次实验添加的稳定剂为氧化钇（Y2O3），含量为3 mol %（5.3 wt %），增加氧化锆陶瓷的韧性。

由于氧化锆陶瓷的烧结温度较高，我们可以添加一定的氧化剂，与ZrO2形成固溶体或添加剂参与颗粒的重排，来降低氧化锆陶瓷的烧结温度，同时在烧结过程有利于颗粒生长的细化，改变陶瓷微观结构，使氧化锆陶瓷具有更好的综合性能。

2.实验药品：氧化锆、氧化钇、氧化锌、氧化钙、氧化镁、氧化铝、聚乙烯醇等。

3.主要实验设备：电子天平、球磨机、干燥箱、干压成型机、高温烧结炉、XRD分析仪、分析天平、洛氏硬度计、材料试验机等。

4.实验内容(1)配料：用电子天平称取粉末氧化锆451.0克（90.2 wt %）、氧化钇26.5克（5.3 wt %）、氧化锌5.0克（1.0 wt %）、氧化钙5.0克（1.0 wt %）、氧化镁5.0克（1.0 wt %）、氧化铝2.5克（0.5 wt %）、聚乙烯醇5.0克（1.0 wt %）。

(2)混合：把原料加入球磨罐，按料：球：水=1:2:0.8的比例往球磨罐中加入磨球1000克、水400克，盖好球磨罐塞子。

(3)球磨：把球磨罐放在球磨机上球磨12h。

(4)干燥：把球磨好的原料放在100°C干燥箱中干燥6h。

(5)过筛造粒：将干燥好的原料过筛并进行造粒。

(6)干压成型：在成型机中于一定压力下压制成坯体，得到多个同种形状的陶瓷坯体。

(7)烧结：把陶瓷坯体放在高温炉中进行常压烧结，在1350°C温度下保温2h,升温速率10°C/min。

实验四：固体氧化物燃料电池用YSZ 电解质的离子电导率测试一、实验目的1、了解燃料电池用氧化钇稳定氧化锆(YSZ ）固体电解质的制备方法。

2、 了解电化学中交流阻抗法测量电导率的方法。

二、实验原理电解质是电池内部的构成条件，沟通电池内电路，它起传导电荷，使带电离子在电场作用下，沿电场方向移动，如阳离子移向电池的阴极，也就是电池的正极区，阴离子移向电池的阳极就是电池的负极区。

电池的损耗一般由欧姆损耗、活化损耗和浓差损耗引起。

其中欧姆损耗主要由电解质引起，因此测量电解质的电导率对于了解电池欧姆损耗以及改进电池性能具有重要意义。

本实验的固体YSZ 电解质样品，是利用传统的陶瓷制备工艺，将YSZ 粉体经过造粒、烘干、压制、烧结等工艺获得，再经涂银、烧银获得电极以备测试。

本实验中固体YSZ 电解质的电导率利用交流阻抗法测量。

交流阻抗法是一种以小振幅的正弦波电位(或电流)为扰动信号, 叠加在外加直流电压上, 并作用于电解池.通过测量系统在较宽频率范围的阻抗谱,获得研究体系相关动力学信息及电极界面结构信息的电化学测量方法.本实验采用交流阻抗技术测量聚合物电解质离子电导率.基本测试电池回路的等效电路示于图1-1。

图1-1 测试电池的等效电路其中 是双电层电容，由电极/电解质界面的相反电荷形成， 是两个平行电极构成的几何电容，它的数值较双电层电容 小。

为电解质的本体电阻，由图 1-1等效电路计算得相应的阻抗值：（1-1）gC b R dC d C gC d C b R 222322222222222)()(b g d d g b g d d g b g d d g b d R C C C C R C C C C j R C C C C R C Z ωωωω++++-++=（1-2）（1-3） 在低频区 , 式（1-2）简化为（1-4）当 时, 则 , 得到 （1-5） 在高频区 , 当 时, 式(1-2) 和 (1-3)简化为（1-6） 消去(1-6)中的 得: （1-7）阻抗图是一个标准的半圆 (高频部分), 外加一条垂直于实轴的直线(低频部分)，直线与实轴的交点，可求出本体电解质的电阻值.通过测定测试电池的电极面积 A 与聚合物电解质膜的厚度d, 即可求得该导电聚合物的电导率。

摘要本文简要介绍目前二氧化锆的制备方法（共沉淀法、溶胶—凝胶法、喷雾热解法、金属有机物水解法、水热法、反向胶团法等），主要以水热法为例,详细介绍其制备过程及步骤，并检测制得二氧化锆的各项性能（红外、XRD)。

本文采用水热法制备氧化钇稳定氧化锆（YSZ ）纳米粉术，以Zr 4+和Y 3+的氢氧化物为热前驱体，氢氧化钾和碳酸钾作矿化剂，研究水热处理温度、PH 值和矿化剂浓度对水热合成纳米氧化锆晶型结构的影响。

实验的各项性能结果表明:高的反应温度有利于立方氧化锆的生成,矿化剂的加入对合成产物晶化度和晶粒大小有显著的影响，体系pH 值会影响水热前驱体的结构,进而影响水热合成纳米氧化锆的晶型.在Y 2O 3 掺杂量比较大的时候,PH 值的变化对氧化锆晶型的影响不明显，晶型由掺杂量决定。

在本文中还附有二氧化锆制备步骤及其性能检测的各种实验数据，用到的实验仪器，可操作性强，从而为制备粒度和晶型可控的纳米二氧化锆粉末提供实验依据.关键词： 二氧化锆 制备方法 水热法 性能检测Title Preparation and properties of zirconium dioxide detectionAbstractThis paper introduces the preparation methods of the present zirconia（Coprecipitation、Sol - gel method、Spray pyrolysis、Hydrolysis of metal organic、Hydrothermal、Reverse micelles and so on）. Case Study of the main hydrothermal. Details of their preparation process and steps，and detection system was the performance of zirconia （XRD). In this paper, hydrothermal yttria stabilized zirconia nano—powder technique to Zr4+ and Y3+in the hydroxide precursor for the heat，potassium hydroxide and potassium carbonate as a mineralizer of hydrothermal treatment temperature，PH value and mineralizer concentration on the hydrothermal synthesis of nano-zirconia crystal structure。

第３０卷㊀第１期２０２０年０１月㊀㊀㊀黑㊀龙㊀江㊀科㊀技㊀大㊀学㊀学㊀报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ㊀㊀Ｖｏｌ.３０Ｎｏ.１㊀㊀Ｊａｎ.２０２０㊀㊀㊀㊀㊀㊀高分散氧化钇稳定纳米氧化锆粉体的制备吕彩霞１ꎬ２ꎬ㊀曲景奎１ꎬ２ꎬ㊀宋㊀静１ꎬ２ꎬ㊀孙宏骞１ꎬ２ꎬ㊀王㊀雨１ꎬ２(１.中国科学院过程工程研究所矿产资源绿色过程工程研究部ꎬ北京１００１９０ꎻ２.中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室ꎬ北京１００１９０)摘㊀要:针对现有工艺生产氧化锆产品操作环境差的问题ꎬ以碱式碳酸锆为锆源㊁六水合硝酸钇为钇源㊁聚乙二醇为分散剂ꎬ采用溶胶－凝胶法制备氧化钇稳定纳米氧化锆粉体ꎬ并通过ＸＲＤ及ＳＥＭ对其晶型结构及表面形貌等性能进行表征ꎮ结果表明ꎬ在最佳工艺条件下制得的钇稳定纳米氧化锆产品表面颗粒大小分布均匀ꎬ颗粒界限清晰ꎬ分散性较好ꎬ且产品主要以单斜相与四方相混晶结构存在ꎮ关键词:纳米氧化锆ꎻ高分散ꎻ氧化钇ꎻ溶胶－凝胶法ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.２０９５－７２６２.２０２０.０１.０１２㊀㊀中图分类号:ＴＱ１３４.１文章编号:２０９５－７２６２(２０２０)０１－００６６－０５文献标志码:ＡＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｈｉｇｈｌｙｄｉｓｐｅｒｓｅｄｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｎａｎｏ￣ｚｉｒｃｏｎｉａｐｏｗｄｅｒｓＬüＣａｉｘｉａ１ꎬ２ꎬ㊀ＱｕＪｉｎｇｋｕｉ１ꎬ２ꎬ㊀ＳｏｎｇＪｉｎｇ１ꎬ２ꎬ㊀ＳｕｎＨｏｎｇｑｉａｎ１ꎬ２ꎬ㊀ＷａｎｇＹｕ１ꎬ２(１.ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓꎬＧｒｅｅｎＰｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈꎬＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ１００１９０ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｒｅｅｎＰｒｏｃｅｓｓ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ１００１９０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｆｏｃｕｓｅｄｏｎａｓｔｕｄｙｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｔｈｅｐｏｏｒｏｐｅｒａｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｅｘｉｓｔｉｎｇｚｉｒｃｏｎｉａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ.Ｔｈｅｓｔｕｄｙｉｎｖｏｌｖｅｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｎａｎｏ￣ｚｉｒｃｏｎｉａｐｏｗ￣ｄｅｒｓｂｙｅｍｐｌｏｙｉｎｇｓｏｌ￣ｇｅｌｍｅｔｈｏｄａｎｄｕｓｉｎｇｚｉｒｃｏｎｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅａｓｔｈｅｚｉｒｃｏｎｉｕｍｓｏｕｒｃｅꎬｙｔｔｒｉｕｍｎｉｔｒａｔｅｓｉｘｙｔｔｒｉｕｍａｓｔｈｅｙｔｔｒｉｕｍｓｏｕｒｃｅꎬａｎｄｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌａｓｄｉｓｐｅｒｓａｎｔꎻｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇｔｈｅａｓ￣ｐｒｅｐａｒｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｕｓｉｎｇＸ￣ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎꎬａｎｄｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｎａｎｏ￣ｚｉｒｃｏｎｉａｐｒｏｄｕｃｔｓｏｂｔａｉｎｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｅｘｈｉｂｉｔｔｈｅｕｎｉ￣ｆｏｒｍｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｕｒｆａｃｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅꎬｔｈｅｃｌｅａｒｐａｒｔｉｃｌｅｂｏｕｎｄａｒｙꎬａｎｄｔｈｅｇｏｏｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎꎬａｎｄｅｘｉｓｔｍａｉｎｌｙｉｎｔｈｅｍｉｘｅｄｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍｏｎｏｃｌｉｎｉｃｐｈａｓｅａｎｄｔｅｔｒａｇｏｎａｌｐｈａｓｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｎａｎｏ￣ｚｉｒｃｏｎｉａꎻｈｉｇｈｌｙｄｉｓｐｅｒｓｅｄꎻｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅꎻｓｏｌ￣ｇｅｌｍｅｔｈｏｄ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:２０１９－１２－０９㊀㊀基金项目:中科院重点部署项目(ＺＤＲＷ－ＺＳ－２０１８－１)ꎻ国家自然科学青年基金项目(５１７０４２７０)㊀㊀第一作者简介:吕彩霞(１９８４－)ꎬ女ꎬ山西省大同人ꎬ工程师ꎬ硕士ꎬ研究方向:资源与环境工程㊁湿法冶金ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｃｘｌｖ＠ｉｐｅ.ａｃ.ｃｎꎮ０㊀引㊀言二氧化锆作为性能优异的结构材料和功能材料ꎬ具有高硬度㊁高强度㊁高韧性㊁极高的耐磨性㊁良好的化学稳定性㊁热稳定性及优异的生物相容性等优点[１]ꎬ同时ꎬ还具有带隙宽㊁介电常数高㊁折射率高等性能ꎬ使其广泛地应用于功能陶瓷材料[２]㊁电子陶瓷材料[３－４]㊁耐火材料[５－６]及牙齿修复材料[７]等领域ꎮ二氧化锆表面同时具有酸性和碱性ꎬ因此同时具有氧化性和还原性ꎬ既可以作为催化剂也可以作为催化剂载体使用[８－９]ꎮ同时ꎬ添加Ｙ２Ｏ３的ＺｒＯ２纳米粉体ꎬ因其较高的氧离子导电性㊁良好的机械性能㊁耐氧化及耐腐蚀性等优点可用于氧传感器[１０]㊁高温固体燃料电池[１１－１２]及航空发动机涂层[１３]等领域ꎮ氧化钇稳定纳米氧化锆粉体的颗粒的均匀性㊁分散性㊁晶型结构及合理的成分配比是获得性能优良固体电解质的关键ꎮ氧化钇稳定纳米氧化锆粉体的制备方法主要有水热法㊁沉淀法㊁溶胶－凝胶法及微乳液法等ꎮ在以上合成氧化钇稳定纳米氧化锆粉体的方法中ꎬ溶胶－凝胶法具有反应条件不苛刻㊁组分可控㊁成本低及操作相对简单等优点ꎮＪ.Ｃ.Ｒａｙ[１４]等通过将硝酸钇及硝酸锆溶解在硝酸中ꎬ以蔗糖及聚乙烯醇混合物为分散剂通过溶胶－凝胶法制得氧化钇稳定氧化锆前驱体ꎬ在８００ħ煅烧后得到平均晶粒尺寸为１０ｎｍ的氧化钇稳定氧化锆纳米晶ꎮ目前ꎬ工业上主要采用沉淀法制备氧化钇稳定氧化锆产品ꎬ该方法具有操作便捷㊁纯度高㊁分散性好和易于大规模生产等优点ꎬ但反应过程中加入的氨水具有刺激性气味ꎬ操作环境差ꎬ同时在氨氮回收后产生大量的废水ꎬ带来了环保问题ꎮ故文中采用溶胶－凝胶法制备氧化钇稳定纳米氧化锆粉体ꎬ实验过程中无需加入氨水ꎬ且以碱式碳酸锆代替了传统溶胶－凝胶法中的有机锆为锆源ꎬ在改善操作环境及解决其相应环保问题的同时也降低了生产成本ꎬ为溶胶－凝胶法制备氧化钇稳定纳米氧化锆的工业化应用提供参考ꎮ文中实验通过溶胶－凝胶法制得颗粒大小分布均匀的高分散氧化钇稳定纳米氧化锆产品ꎮ主要考察乙酸加入量㊁不同分散剂及分散剂加入量等条件对产品晶形结构及表面形貌的影响ꎮ１㊀实㊀验１.１㊀样品制备以碱式碳酸锆为锆源ꎬ六水合硝酸钇为钇源制备钇稳定纳米氧化锆产品ꎮ首先将碱式碳酸锆溶于去离子水中ꎬ在搅拌下加入一定量的六水合硝酸钇ꎬ待完全溶解后在该混合溶液中加入一定量的乙酸ꎮ７０ħ恒温条件下搅拌反应４ｈ后得到透明溶胶ꎬ该溶胶静置陈化６ｈ后于１００ħ烘箱中干燥得到纳米氧化锆前驱体ꎬ前驱体在马弗炉中８５０ħ煅烧２ｈ后得到产品ꎮ为得到分散性较好的钇稳定氧化锆产品ꎬ在反应过程中加入一定量的分散剂ꎬ分散剂的加入量以分散剂与碱式碳酸锆的质量比计(质量分数)ꎮ并对分散剂的种类及加入量进行了考察ꎮ实验过程中使用的化学试剂均为分析纯试剂ꎮ１.２㊀性能表征测试采用Ｘ射线衍射仪(ＸＲＤꎬＥｍｐｙｒｅａｎ型ꎬ荷兰ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ)对钇掺杂纳米氧化锆产品进行物相分析ꎮＣｕ靶(Ｋα线波长为０.１５４０５６ｎｍ)ꎬ主要参数设定:电流４０ｍＡꎬ电压４０ｋＶꎬ扫速为０.０６ｓ/步ꎬ步长为０.０２ʎꎬ扫描范围为１０ʎ~９０ʎꎮ产品表面形貌采用日本电子株式会社生产的ＪＳＭ－７６１０Ｆ热场发射扫描电子显微镜测试ꎬ主要参数设定:加速电压１５ｋＶꎬ放大倍数６００~５００００倍ꎬ分辨率为３.５ｎｍꎮ２㊀结果与分析２.１㊀乙酸加入量乙酸(ＨＡｃ)的加入量以乙酸与碱式碳酸锆的质量比计(质量分数)ꎬ考察不同乙酸加入量ｗ对钇稳定纳米氧化锆产品的影响ꎬ图１及图２分别为不同乙酸加入量条件下以碱式碳酸锆为锆源ꎬ硝酸钇为钇源ꎬ７０ħ反应４ｈꎬ１００ħ干燥研磨后在８５０ħ煅烧２ｈ制得产品的ＸＲＤ图谱及ＳＥＭ照片ꎮ图１㊀不同乙酸加入量条件下制备的氧化钇稳定纳米氧化锆的ＸＲＤ图谱Ｆｉｇ.１㊀ＸＲＤｉｍａｇｅｓｏｆｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｎａｎｏ￣ｚｉｒｃｏｎｉａｐｏｗｄｅｒｓｏｂｔａｉｎｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｃｅｔｉｃａｃｉｄａｄｄｉｔｉｏｎａｍｏｕｎｔ７６第１期吕彩霞ꎬ等:高分散氧化钇稳定纳米氧化锆粉体的制备㊀㊀由图１ＸＲＤ结果可以看出ꎬ乙酸的加入量对产品的晶型结果无明显影响ꎬ产品晶型均为四方相(ｔ)与单斜相(ｍ)的混晶结构ꎬ其特征衍射峰型较窄ꎬ晶粒尺寸较大ꎬ衍射峰强度强ꎬ结晶度良好ꎮ图２㊀不同乙酸加入量条件下制备的氧化钇稳定纳米氧化锆的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ.２㊀ＳＥＭｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｎａｎｏ￣ｚｉｒｃｏｎｉａｐｏｗｄｅｒｓｏｂｔａｉｎｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｃｅｔｉｃａｃｉｄａｄｄｉｔｉｏｎａｍｏｕｎｔ由图２可以看出ꎬ以碱式碳酸锆为锆源ꎬ不同乙酸加入量条件下制得的产品表面颗粒大小分布较均匀ꎬ颗粒尺寸为９０~２００ｎｍꎬ颗粒界面较清晰ꎬ为类球形颗粒ꎬ硬烧结颗粒较少ꎮ同时ꎬ当乙酸加入量为９０％时表面颗粒排列整齐ꎬ但孔隙率较低ꎬ分散性稍差ꎻ当乙酸加入量为４０％时表面颗粒的孔隙率大ꎬ但颗粒大小分布较不均匀ꎻ当乙酸加入量为６０％时表面颗粒大小分布较均匀ꎬ分散性较好ꎬ且乙酸加入量较小时制备成本较低ꎬ故采用溶胶－凝胶法制备钇稳定纳米氧化锆产品的最佳乙酸加入量为６０％ꎮ２.２㊀分散剂种类由于溶胶－凝胶法制得的产品分散性较差ꎬ故在反应过程中加入分散剂以改善其分散性ꎮ主要考察了十六烷基三甲基溴化铵(ＣＴＭＡＢ)及聚乙二醇(ＰＥＧ)对产品的晶型结构及表面形貌的影响ꎮ图３及图４分别为以碱式碳酸锆为锆源ꎬ硝酸钇为钇源ꎬ加入不同分散剂ꎬ７０ħ反应４ｈꎬ１００ħ干燥研磨后在８５０ħ煅烧２ｈ制得产品的ＸＲＤ图谱及ＳＥＭ照片ꎮ由图３可以看出ꎬ反应时加入不同分散剂制得的产品的晶型结构为单斜相与四方相的混晶结构ꎮ对比分散剂为聚乙二醇(ＰＥＧ加入量:质量分数为０.５％)的产品ꎬ当分散剂为十六烷基三甲基溴化铵ꎬ其加入量(质量分数)为０.１％或１.０％时ꎬ制得的产品的单斜相衍射峰较强ꎬ产品中的单斜相占比相对较大ꎬ故以聚乙二醇为分散剂对钇稳定纳米氧化锆产品的制备更有利ꎮ图３㊀加入不同分散剂制得的氧化钇稳定纳米氧化锆的ＸＲＤ图谱Ｆｉｇ.３㊀ＸＲＤｉｍａｇｅｓｏｆｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｎａｎｏ￣ｚｉｒ￣ｃｏｎｉａｐｏｗｄｅｒｓｏｂｔａｉｎｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｄｉｓｐｅｒｓｅａｇｅｎｔ由图４可知ꎬ对比未加分散剂制得的产品ꎬ加入分散剂制得的产品表面颗粒大小分布均匀ꎬ且孔洞结构较多ꎬ分散性较好ꎬ所以分散剂的加入可有效改８６黑㊀龙㊀江㊀科㊀技㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３０卷㊀善其分散性ꎮ对比加入分散剂得到的产品ꎬ当分散剂为ＣＴＭＡＢꎬ其加入量为０.１％(质量分数)时产品表面分散性稍差ꎻＣＴＭＡＢ加入量为１.０％(质量分数)时与ＰＥＧ加入量为０.５％(质量分数)时制得的产品表面颗粒均为类球型ꎬ颗粒大小分布均匀ꎬ且颗粒界面较清晰ꎬ但ＰＥＧ为分散剂时孔洞结构较多ꎬ图４㊀加入不同分散剂制得的氧化钇稳定纳米氧化锆的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ.４㊀ＳＥＭｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｎａｎｏ￣ｚｉｒｃｏｎｉａｐｏｗｄｅｒｓｏｂｔａｉｎｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｄｉｓｐｅｒｓｅａｇｅｎｔ分散性较好ꎮ结合ＸＲＤ分析结果可知ꎬ采用溶胶－凝胶法制备钇稳定纳米氧化锆产品的以聚乙二醇为分散剂较佳ꎮ２.３㊀分散剂用量以聚乙二醇(ＰＥＧ)为分散剂可改善产品的分散性ꎬ考察ＰＥＧ加入量对产品的晶型结构及表面形貌的影响ꎮ图５及图６分别为以碱式碳酸锆为锆源ꎬ硝酸钇为钇源ꎬ加入不同量的ＰＥＧ为分散剂ꎬ７０ħ反应４ｈꎬ１００ħ干燥研磨后在８５０ħ煅烧２ｈ制得的产品的ＸＲＤ图谱及ＳＥＭ照片ꎮＰＥＧ的加入量以ＰＥＧ与碱式碳酸锆的质量比计(质量分数)ꎮ由图５可以看出ꎬ不同的ＰＥＧ加入量制得的产品的晶型结构均为单斜相与四方相的混晶结构ꎬ对比不同ＰＥＧ加入量所得产品的图谱可知ꎬ当ＰＥＧ加入量为２.５％及３.５％时ꎬ产品的单斜相衍射峰强较弱ꎬ同时ꎬ加入量较小时生产成本较小ꎬ故ＰＥＧ的最佳加入量选２.５％为宜ꎮ图５㊀不同ＰＥＧ加入量条件下制得的氧化钇稳定纳米氧化锆的ＸＲＤ图谱Ｆｉｇ.５㊀ＸＲＤｉｍａｇｅｓｏｆｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｎａｎｏ￣ｚｉｒｃｏｎｉａｐｏｗｄｅｒｓｏｂｔａｉｎｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔＰＥＧａｄ￣ｄｉｔｉｏｎａｍｏｕｎｔ由图６可知ꎬ产品表面颗粒大小分布均匀ꎬ且孔洞结构较多ꎬ分散性较好ꎮ对比不同ＰＥＧ加入量得到的产品ꎬ当ＰＥＧ加入量为０.５％时ꎬ产品表面分散性较好ꎬ孔洞结构较多ꎬ与其他产品对比ꎬ其表面颗粒大小分布均匀度稍差ꎻＰＥＧ加入量为２.５％及３.５％时ꎬ制得的产品表面颗粒均为类球型ꎬ颗粒大小分布均匀ꎬ且颗粒界面较清晰ꎻ当ＰＥＧ加入量为５.０％时孔洞结构较少ꎬ颗粒间结合更为密实ꎬ分散性稍差ꎮ结合ＸＲＤ分析结果可知ꎬ采用溶胶－凝胶法制备钇稳定纳米氧化锆产品过程中ＰＥＧ加入量为２.５％较佳ꎮ９６第１期吕彩霞ꎬ等:高分散氧化钇稳定纳米氧化锆粉体的制备图６㊀不同ＰＥＧ加入量条件下制得的氧化钇稳定纳米氧化锆的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ.６㊀ＳＥＭｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｎａｎｏ￣ｚｉｒｃｏｎｉａｐｏｗｄｅｒｓｏｂｔａｉｎｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔＰＥＧａｄｄｉｔｉｏｎａｍｏｕｎｔ３㊀结㊀论(１)以碱式碳酸锆为锆源ꎬ六水合硝酸钇为钇源ꎬ乙酸为溶剂ꎬ聚乙二醇(ＰＥＧ)为分散剂ꎬ采用溶胶－凝胶法制得了钇稳定纳米氧化锆产品ꎮ最佳制备工艺条件:乙酸的加入量为质量分数６０％ꎬ分散剂聚乙二醇的添加量为２.５％ꎬ反应温度为７０ħꎬ反应时间为４ｈꎬ煅烧温度为８５０ħꎮ(２)在最佳工艺条件下制得的产品表面颗粒大小分布均匀ꎬ为类球形颗粒ꎬ颗粒界限清晰ꎬ无硬烧结现象存在ꎬ表面孔洞结构较多ꎬ分散性较好ꎻ且制得的产品主要以单斜相与四方相混晶结构存在ꎮ参考文献:[１]㊀杨喜锐.二氧化锆纳米粉体和涂层的制备及性能研究[Ｄ].大连:大连理工大学ꎬ２０１７.[２]㊀ＣｈｅｎＲＺꎬＣｈｉｕＹＴꎬＴｕａｎＷＨ.Ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇａｌｕｍｉｎａｗｉｔｈｂｏｔｈｎｉｃｋｅｌａｎｄｚｉｒｃｏｎｉａｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＥｕｒｏｐｅａｎＣｅｒａｍ￣ｉｃＳｏｃｉｅｔｙꎬ２０００ꎬ２０(１２):１９０１－１９０６.[３]㊀ＷｏｏｄＤＬꎬＮａｓｓａｕＫ.Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｏｆｃｕｂｉｃｚｉｒｃｏｎｉａｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｗｉｔｈｙｔｔｒｉａ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓꎬ１９８２ꎬ２１(１６):２９７８－２９８１. [４]㊀Ｇａｒｃíａ￣ＨｉｐóｌｉｔｏＭꎬＭａｒｔīｎｅｚＲꎬＡｌｖａｒｅｚ￣ＦｒｅｇｏｓｏＯꎬｅｔａｌ.Ｃａｔｈ￣ｏｄｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔａｎｄｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｅｒｂｉｕｍｄｏｐｅｄＺｒＯ２ｆｉｌｍｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｐｎｅｕｍａｔｉｃｓｐｒａｙｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅꎬ２００１ꎬ９３(１):９－１５. [５]㊀刘景林ꎬ韩行禄.耐火材料应用[Ｍ].北京:冶金工业出版社ꎬ１９８６.[６]㊀张克铭.蓄热式加热炉和钢包永久衬耐火材料应用研究[Ｊ].冶金能源ꎬ２００３ꎬ２２(５):４６－４９.[７]㊀ＺｈａｎｇＦꎬＳｐｉｅｓＢꎬＶｌｅｕｇｅｌｓＪꎬｅｔａｌ.Ｈｉｇｈ￣ｔｒａｎｓｌｕｃｅｎｔｙｔｔｒｉａ￣ｓｔａｂｉ￣ｌｉｚｅｄｚｉｒｃｏｎｉａｃｅｒａｍｉｃｓａｒｅｗｅａｒ￣ｒｅｓｉｓｔａｎｔａｎｄａｎｔａｇｏｎｉｓｔ￣ｆｒｉｅｎｄｌｙ[Ｊ].Ｄｅｎｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１９ꎬ３５(１２):１７７６－１７９０. [８]㊀徐高峰.氧化锆纳米粉体的制备及稳定性研究[Ｄ].郑州:郑州大学ꎬ２０１７.[９]㊀ＳａｊｅｅｖａｎＡＣꎬＳａｊｉｔｈＶ.Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｓｔａｂｌｅｃｅｒｉｕｍｚｉｒｃｏｎｉｕｍｏｘ￣ｉｄｅｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ￣Ｄｉｅｓｅｌｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎａｎｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｉｔｓｅｆｆｅｃｔｓｏｎｄｉｅｓｅｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｓｍｏｋｅ[Ｊ].Ｆｕｅｌꎬ２０１６ꎬ１８３:１５５－１６３. [１０]㊀ＣａｎｔｆｏｒｔＯꎬＭｉｃｈａｕｘＢꎬＰｉｒａｒｄＲꎬｅｔａｌ.Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒ￣ｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅｚｉｒｃｏｎｉａｐａｒｔｉｃｌｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｌ￣ＧｅｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ１９９７ꎬ８:２０７－２１１.[１１]㊀ＨａｏＳＪꎬＷａｎｇＣꎬＬｉｕＴＬꎬｅｔａｌ.Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏｓｃａｌｅｙｔｔｒｉａｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｚｉｒｃｏｎｉａｆｏｒｓｏｌｉｄｏｘｉｄｅｆｕｅｌｃｅｌｌ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒ￣ｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０１７ꎬ４２:２９９４－２９５９.[１２]㊀ＳａｃｃａＡꎬＧａｔｔｏＩꎬＣａｒｂｏｎｅＡꎬｅｔａｌ.ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｏｐｉｎｇｌｅｖｅｌｉｎＹｔｔｒｉａ￣ＳｔａｂｉｌｉｓｅｄＺｉｒｃｏｎｉａ(ＹＳＺ)ｂａｓｅｄ￣ｆｉｌｌｅｒｓａｓｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｉｎｈｉｂ￣ｉｔｏｒｓｆｏｒｐｒｏｔｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅｓｆｕｅｌｃｅｌｌｓ(ＰＥＭＦＣｓ)ｉｎｄｒａｓ￣ｔｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０１９ꎬ４４:３１４４５－３１４５７.[１３]㊀ＬｉｕＱＭꎬＨｕａｎｇＳＺꎬＨｅＡＪ.Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｅｒａｍｉｃｓｔｈｅｒｍａｌｂａｒｒｉｅｒｃｏａｔｉｎｇｓｏｆｙｔｔｒｉａｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｚｉｒｃｏｎｉａｆｏｒａｅｒｏ￣ｅｎｇｉｎｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ３５(１２):２８１４－２８２３. [１４]㊀ＲａｙＪＣꎬＰａｔｉＲＫꎬＰｒａｍａｎｉｋＰ.Ｃｈｅｍｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｓｔｒｕｃ￣ｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｐｏｗｄｅｒｓｏｆｐｕｒｅｚｉｒｃｏｎｉａａｎｄｙｔｔｒｉａｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｚｉｒｃｏｎｉａ(ＹＳＺ)[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＥｕｒｏｐｅａｎＣｅｒａｍｉｃＳｏｃｉｅｔｙꎬ２０００ꎬ２０:１２８９－１２９５.(编辑㊀晁晓筠)０７黑㊀龙㊀江㊀科㊀技㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３０卷㊀。

氧化钇稳定氧化锆配方氧化钇稳定氧化锆配方是一种常见的陶瓷材料配方，具有广泛的应用价值。

在这篇文章中，我将深入探讨氧化钇稳定氧化锆配方的多个方面，从基本概念到应用领域，为您提供有关这一主题的全面理解。

首先，让我们了解一下氧化钇和氧化锆是什么以及为什么将它们配方稳定。

氧化钇和氧化锆都是化学元素氧化物，分别由钇和锆元素和氧元素组成。

氧化锆在高温下具有优异的化学稳定性和热稳定性，并具有良好的机械性能和耐磨性能，因此在许多领域被广泛应用，例如陶瓷材料、医疗器械和电子设备等。

为了提高氧化锆的性能，可以将其与氧化钇配方稳定。

氧化钇的加入可以防止氧化锆晶体的相变，从而提高其晶格结构的稳定性。

通过调整氧化钇和氧化锆的摩尔比例，可以控制晶体的形貌和结构，从而使氧化钇稳定氧化锆配方具有更好的物理和化学性能。

在陶瓷材料领域，氧化钇稳定氧化锆配方常被用于制备高性能的结构陶瓷。

由于氧化锆具有优良的机械性能和抗磨性能，氧化钇稳定氧化锆配方的陶瓷制品可以应用于高温环境下的结构零件和耐磨材料。

此外，氧化钇稳定氧化锆配方也在医疗器械领域发挥着重要作用。

氧化锆具有生物惰性和良好的生物相容性，因此氧化钇稳定氧化锆配方的材料常被用于制备人工关节、牙科种植体和骨修复材料等。

它们的优异性能使得医疗器械更加耐用和可靠。

除了陶瓷材料和医疗器械领域，氧化钇稳定氧化锆配方还被广泛应用于电子设备。

由于氧化锆具有优异的介电性能和电导率，氧化钇稳定氧化锆配方的材料常被用于制备电容器、传感器和固态电解质等电子器件。

它们的应用推动了电子技术的发展，并在许多现代设备中发挥着重要作用。

综上所述，氧化钇稳定氧化锆配方是一种具有广泛应用价值的材料配方。

通过深入了解其基本概念、应用领域和性能特点，我们可以更好地理解和利用这一配方。

在陶瓷材料、医疗器械和电子设备等领域，氧化钇稳定氧化锆配方的材料为我们提供了高性能和可靠的解决方案，推动了现代科技的发展。

氧化钇稳定氧化锆配方是一种在械领域中广泛应用的材料配方。

纳米钇稳定氧化锆引言纳米材料作为一种新兴的材料，具有独特的物理、化学和生物学特性，因此在各个领域都有着广泛的应用。

纳米钇稳定氧化锆（nano YSZ）是一种具有优异性能的纳米材料，具有高热稳定性、低热导率、优良的机械性能和化学稳定性等特点，在能源、催化、传感等领域有着广泛的应用前景。

一、纳米钇稳定氧化锆的制备方法制备纳米钇稳定氧化锆的常用方法主要包括：溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法等。

其中，溶胶-凝胶法是最常用的方法之一。

该方法通过控制前驱体的浓度、PH值、温度等条件来合成纳米钇稳定氧化锆材料。

此外，还可以通过调节溶剂、添加表面活性剂、控制沉淀速率等方式来调控纳米钇稳定氧化锆的粒径和分散性。

二、纳米钇稳定氧化锆的特性1. 高热稳定性：纳米钇稳定氧化锆具有良好的热稳定性，能够在高温环境下保持其结构的稳定性和功能性。

2. 低热导率：纳米钇稳定氧化锆的热导率较低，这使其在热障涂层、热电材料等领域具有重要的应用价值。

3. 优良的机械性能：纳米钇稳定氧化锆具有优异的机械性能，具有高硬度、高强度和高韧性等特点。

4. 化学稳定性：纳米钇稳定氧化锆在高温、酸碱等恶劣环境下具有良好的化学稳定性，不易被腐蚀和氧化。

三、纳米钇稳定氧化锆的应用1. 能源领域：纳米钇稳定氧化锆在固体氧化物燃料电池（SOFC）中作为电解质材料具有良好的离子导电性能，能够提高燃料电池的效率和稳定性。

2. 催化领域：纳米钇稳定氧化锆作为催化剂载体具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点，可用于催化剂的制备和催化反应的催化剂载体。

3. 传感领域：纳米钇稳定氧化锆具有高灵敏度和快速响应的特性，可用于气体传感器、生物传感器等领域，广泛应用于环境监测、生物医学和食品安全等领域。

四、纳米钇稳定氧化锆的未来发展趋势随着纳米科技的不断发展和应用的推广，纳米钇稳定氧化锆作为一种具有广泛应用前景的纳米材料，其在各个领域的研究和应用也越来越广泛。

未来，可以进一步研究纳米钇稳定氧化锆的制备方法、性能优化和应用拓展等方面，以提高其性能和应用效果，推动纳米钇稳定氧化锆的发展和应用。

氧化钇稳定氧化锆配方氧化钇稳定氧化锆是一种重要的材料，在许多领域都有广泛的应用。

它具有高温稳定性、良好的化学稳定性和优异的机械性能，因此被广泛应用于高温结构材料、电子器件、热障涂层等领域。

下面将介绍一种优化的氧化钇稳定氧化锆配方。

我们需要明确的是氧化钇稳定氧化锆的配方，它由氧化锆和氧化钇两种化合物组成。

氧化锆是一种常见的无机化合物，具有高熔点、高硬度和高热导率等特点。

而氧化钇则是一种稀土氧化物，具有优异的机械性能和热稳定性。

为了获得稳定的氧化钇稳定氧化锆配方，我们需要合理选择两种化合物的比例。

通常情况下，氧化钇的含量在8-12%之间。

这个范围是由于氧化钇的添加可以有效地稳定氧化锆的晶格结构，提高其热稳定性和抗热震性能。

同时，过高或过低的氧化钇含量都会对材料的性能产生不利影响。

除了氧化钇的含量，配方中还可以添加其他的助剂来改善材料的性能。

例如，可以添加少量的二氧化铝来提高材料的热稳定性和抗热震性能。

二氧化铝是一种常见的助剂，它具有高熔点、低热膨胀系数和良好的热导率，可以有效地提高氧化钇稳定氧化锆的性能。

还可以添加少量的其他稀土元素来改善材料的性能。

稀土元素具有很强的化学活性和晶格稳定性，可以提高材料的热稳定性和抗热震性能。

常用的稀土元素包括镧、铽、镝等。

这些稀土元素可以与氧化钇和氧化锆形成稳定的固溶体，从而提高材料的性能。

在制备氧化钇稳定氧化锆配方时，我们可以采用固相反应或溶胶-凝胶法等不同的制备方法。

固相反应是一种简单的方法，通过将氧化锆和氧化钇混合，然后在高温下进行烧结得到氧化钇稳定氧化锆。

溶胶-凝胶法则是一种复杂的方法，首先将氧化锆和氧化钇溶解在适当的溶剂中，形成溶胶，然后经过凝胶化和热处理得到氧化钇稳定氧化锆。

氧化钇稳定氧化锆是一种重要的材料，在许多高温应用领域具有广泛的应用前景。

通过优化配方和制备方法，可以得到具有优异性能的氧化钇稳定氧化锆材料。

这将为高温结构材料、电子器件、热障涂层等领域的发展提供重要支持。

牙科着色氧化钇稳定四方多晶氧化锆陶瓷的结构与性能华西口腔医学杂志第27卷第5期2009年10月West China Journal of Stomatology Vol．27No.5Oct.2009·基础研究·[收稿日期]2008-11-27；[修回日期]2009-02-27[基金项目]国家自然科学基金资助项目（30700961）[作者简介]伊元夫（1973—），男，辽宁人，副主任医师，博士[通讯作者]伊元夫，Tel ：010-********氧化钇稳定四方多晶氧化锆（Y 2O 3stabilizedtetragonal zirconia polycrystals ，Y-TZP ）陶瓷材料具有优异的机械性能、生物安全性、一定的半透明性[文章编号]1000－1182（2009）05－0473-06牙科着色氧化钇稳定四方多晶氧化锆陶瓷的结构与性能伊元夫1王晨2温宁3林勇钊2田杰谟2（1.武警总医院口腔科，北京100039；2.清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京100084；3.解放军总医院口腔科，北京100853）[摘要]目的添加不同着色剂组合，配制着色的牙科氧化钇稳定四方多晶氧化锆（3Y-TZP ）陶瓷，分析着色后材料的显微和晶相结构，并测定其理化、机械及抗低温时效性能。

方法将TZ-3Y-S 粉体与一定组分的着色剂球磨混合后，在200MPa 压力下等静压成型，先于1050℃预烧结2h ，然后在1500℃终烧结2h ，烧制5种具有一定颜色的氧化锆材料，测量烧结体的密度、收缩率、热膨胀系数、维氏硬度、三点弯曲强度、断裂韧性和化学稳定性；通过扫描电镜和X 线衍射观察着色后材料的显微和晶相结构，并测试着色对材料抗低温时效性能的影响。

结果着色后3Y-TZP 陶瓷烧结密度在99.7%以上，烧结收缩率约20%，热膨胀系数为11×10-6·℃-1；晶粒大小均匀，主要断裂方式为穿晶断裂，主晶相为四方相氧化锆（t-ZrO 2）；在弱酸性条件下具有较好的化学稳定性；5组着色氧化锆陶瓷的三点弯曲强度较未着色组略有降低，但均在900MPa 以上，断裂韧性略有提高，经低温时效处理后四方相到单斜相（m-ZrO 2）的相变量约40%，但弯曲强度没有降低。

氧化钇陶瓷的制备及相关电学性能研究氧化钇陶瓷是一种材料性能优良的特种陶瓷，具有良好的机械强度、抗化学腐蚀和耐高温等特点，广泛用于高科技领域中的通信、电子、航空、航天等行业。

本文旨在介绍氧化钇陶瓷的制备方法和相关电学性能研究成果。

制备方法氧化钇陶瓷的制备方法主要有烧结法、溶胶-凝胶法和微波加热法等。

其中，烧结法是目前常用的制备方法。

烧结法是将粉末样品在高温下加热，使其成为坚硬致密的陶瓷。

具体来说，制备氧化钇陶瓷的烧结法步骤如下：首先，将氧化钇粉末按照一定比例混合，形成均匀的混合物。

接着，将混合物放入烧结炉中，利用炉内高温热处理，使其升温到一定温度，从而达到烧结效果。

最后，去除氧化钇陶瓷中的毛细孔，形成密实的结构，提高其电学性能。

虽然氧化钇陶瓷通过烧结法制备效果较好，但是该方法的制备条件比较苛刻，且存在成本较高、工艺复杂等问题。

因此，研究者们开始探索其他制备方法。

溶胶-凝胶法是目前较为流行的氧化钇陶瓷制备方法之一，在制备过程中，主要涉及分散、凝胶、干燥和烧结四个步骤。

特别是在凝胶的制备过程中，粉末和溶液的化学反应过程会影响到凝胶结构和制备性能等方面，最终影响到氧化钇陶瓷的电学性能。

微波加热法是一种新型的制备方法，主要特点是制备时间短、效率高，且能够得到高密度的氧化钇陶瓷。

该方法的制备过程主要包括混合、浆料制备和微波烧结三个步骤，具体操作步骤由于篇幅有限，不再详述。

但是需要注意的是，微波加热法需要涉及研究样品所适用的微波频率、功率和烧结温度等相关因素，以获得最佳的制备效果。

电学性能研究在氧化钇陶瓷的应用研究中，其电学性能是一个重要的参数，直接影响到该材料的应用范围和使用效果。

以下是部分电学性能的研究成果：导电性能导电性能是氧化钇陶瓷的重要性能指标之一，其导电机制是通过电子在外力作用下的移动来实现的。

研究表明，氧化钇陶瓷的导电性能与其制备方法、杂质含量等多个因素相关。

例如，在制备过程中引入一定量的氧化镁、氧化铝等杂质，可以有效地提高氧化钇陶瓷的导电性能。

钇稳定氧化锆-硅酸镧复合氧离子导体的制备、导电性及相关机理的开题报告一、研究背景和意义在固体氧化物燃料电池等设备中，其中一个重要的组件是氧离子传输层材料，具有优异的氧离子传输性能对设备的稳定运行至关重要。

氧离子传输层材料主要有钙钛矿氧化物、固溶体与复合物等，其中复合氧离子导体因具有较高的稳定性及导电性，目前备受关注。

稀土元素是复合氧离子导体中的重要组成成分，而掺入的稀土元素不仅能够提高氧离子传输性能，还能够改善导电性质和化学稳定性。

其中，钇稳定氧化锆-硅酸镧复合氧离子导体是近年来备受关注的材料之一，研究其制备、性能和机理具有重要的研究意义。

二、研究内容和方法本研究的主要内容是制备钇稳定氧化锆-硅酸镧复合氧离子导体，并对其导电性质及相关机理进行探究。

具体方法如下：1.原料制备：将氧化锆和硅酸镧溶液混合，并加入钇离子制备钇稳定氧化锆-硅酸镧复合材料。

2.制备复合氧离子导体样品：将制备好的粉末在高温下烧结成块，并制备样品，用SEM、XRD、TEM等手段进行表征。

3.测定样品导电性质：通过阻抗分析等方法，测定样品的导电性质，并探究导电机理。

4.性能优化：针对制备过程中可能出现的问题，优化制备条件，提高复合氧离子导体样品的导电性能。

三、预期结果和意义预期结果：1.成功制备钇稳定氧化锆-硅酸镧复合材料，并对其结构和形貌进行表征和分析。

2.探究复合氧离子导体样品的导电性质及其机理。

3.优化制备条件，提高复合氧离子导体样品的导电性能。

意义：1. 为复合氧离子导体材料的研究提供了新思路和新方法，为后续相关领域的研究提供了借鉴和参考。

2. 研究结果有助于理解钇稳定氧化锆-硅酸镧复合氧离子导体的导电性能及其机理，为改善复合氧离子导体性能提供了重要的参考。

3. 研究结果对于提高固体氧化物燃料电池等设备的稳定性和效率具有一定的实际应用价值。

氧化钇稳定氧化锆配方氧化钇稳定氧化锆配方是一种常用的材料配方，在材料科学和工程领域具有广泛的应用。

本文将介绍氧化钇稳定氧化锆配方的相关知识和应用，以及其在材料工程中的重要性和前景。

一、氧化钇稳定氧化锆配方的基本概念氧化钇稳定氧化锆是一种由氧化锆和氧化钇组成的复合材料。

氧化钇的添加可以显著提高氧化锆的稳定性和性能，使其在高温、高压和强酸碱环境中具有出色的耐磨、耐腐蚀和耐高温性能。

二、氧化钇稳定氧化锆配方的制备方法氧化钇稳定氧化锆配方的制备一般包括原料配比、混合、球磨、成型和烧结等工艺步骤。

首先需要根据所需的性能要求确定氧化锆和氧化钇的配比，然后将两种粉末混合均匀，并通过球磨等方法使其颗粒细化。

接下来，将混合粉末进行成型，常见的成型方法包括压制、注塑和挤出等。

最后，成型体经过烧结处理，形成致密的氧化钇稳定氧化锆材料。

三、氧化钇稳定氧化锆配方的应用领域氧化钇稳定氧化锆具有优异的性能，广泛应用于高温结构材料、陶瓷刀具、电子陶瓷、固体氧化物燃料电池等领域。

在高温结构材料方面，氧化钇稳定氧化锆可以用于制备耐火材料、热障涂层和热电材料等。

在陶瓷刀具方面，氧化钇稳定氧化锆的高硬度和耐磨性使其成为制备高性能刀具的理想材料。

在电子陶瓷方面，氧化钇稳定氧化锆可以用于制备高介电常数和低介质损耗的陶瓷电容器和压电陶瓷。

在固体氧化物燃料电池方面，氧化钇稳定氧化锆常用作电解质材料，具有良好的氧离子导电性能和化学稳定性。

四、氧化钇稳定氧化锆配方的研究进展和前景展望对氧化钇稳定氧化锆配方的研究主要集中在提高其性能、降低制备成本和开发新的应用领域等方面。

有学者通过改变配方、改进制备工艺和引入新的添加剂等方法，提高了氧化钇稳定氧化锆的力学性能、热性能和电学性能。

此外，还有研究表明，通过改变氧化锆和氧化钇的配比、调控晶体结构和界面性能等，可以进一步优化氧化钇稳定氧化锆的性能。

未来，随着科学技术的不断进步和需求的不断增加，氧化钇稳定氧化锆配方有望在更多领域得到应用，为材料工程的发展做出更大的贡献。

氧化钇稳定氧化锆粉末-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述氧化钇稳定氧化锆粉末是一种具有重要应用潜力的材料，其在陶瓷工业、材料科学和工程领域具有广泛的用途。

它是由氧化锆和氧化钇两种粉末混合后经过一系列加工和处理步骤而制备而成的复合材料。

随着科学技术的不断进步和工业需求的增加，氧化钇稳定氧化锆粉末的研究和应用也得到了越来越多的关注。

其主要优点包括高温稳定性、化学惰性以及良好的机械性能。

这使得它在高温工艺中能够承受极端条件下的使用，同时还能够保持其材料属性的稳定性。

本文将围绕氧化钇稳定氧化锆粉末的制备方法和应用前景展开论述。

首先，将介绍氧化钇和氧化锆两种原材料的作用和特性。

然后，详细阐述氧化钇稳定氧化锆粉末的制备方法，包括机械混合法、共沉淀法和溶胶-凝胶法等。

最后，我们将评估氧化钇稳定氧化锆粉末的应用前景，并探讨其制备方法的优势。

同时，对未来研究的发展方向进行展望，以期为相关领域的研究者提供参考和借鉴。

通过深入探讨氧化钇稳定氧化锆粉末的特性和制备方法，本文旨在推动该领域的研究和应用的进一步发展，为陶瓷工业和材料科学领域的相关应用提供理论和实践上的指导。

1.2 文章结构本文主要围绕氧化钇稳定氧化锆粉末展开讨论，共分为以下部分：第一部分是引言，包括概述、文章结构和目的。

在概述中，介绍了氧化钇稳定氧化锆粉末的重要性和应用领域。

文章结构部分将列举出本文的各个章节及其内容，以方便读者对全文有一个概括性的了解。

在目的部分，说明了本文的研究目标和意义。

第二部分是正文，分为三个小节。

首先是氧化钇的作用，探讨了氧化钇在氧化锆粉末中的作用机制、影响因素等。

其次是氧化锆粉末的特性，介绍了氧化锆粉末的物理化学性质、结构特点等。

最后是氧化钇稳定氧化锆粉末的制备方法，列举了几种常见的制备方法，并进行了比较和分析，以探讨最优的制备方案。

第三部分是结论，主要包括氧化钇稳定氧化锆粉末的应用前景、制备的优势以及未来研究的展望。

在应用前景部分，探讨了该粉末在材料科学、能源领域等方面的应用前景和潜力。