[发明专利]一种制备金属氧化物超细粉的溶剂萃取反胶团法及其用途

说明书

本发明涉及超细粉的制备方法，特别是涉及一种用溶剂萃取反胶团方法制备金属氧化物超细粉及其用途。

制备氧化物超细粉的方法很多，如文献1，硅酸盐通报，1986年，vol.2，p.49-57，沈君权“精细陶瓷用微粉料的制备”一文所述，总体上分为机械法、物理法和化学法。本发明涉及湿化学法。在现有的湿化学法制备金属氧化物的粉体技术中，比较成熟且具有代表性的方法有中和(共)沉淀法、水热法、醇盐水解法，溶胶-凝胶法，盐水溶液法等。下面以制备ZrO₂，ZrO₂(Y₂O₃)或ZrO₂(CaO)超细粉为例，说明这些方法的特点：    

●中和(共)沉淀法：在某种锆盐的水溶液中加入沉淀剂比如氨水，调节pH值使产生沉淀，经过滤、洗涤、干燥和焙烧，得到微米及亚微米级的ZrO₂粉体，文献1中已详细描述。

●水热法：(1)水热沉淀-将锆盐水溶液在-高压釜中进行高温高压处理形成沉淀，分离干燥后得到ZrO₂粉末，如文献2；Journal of MaterialsScience，21：1080-1086，1986中所述；(2)水热结晶-以无定形水合氧化锆与一定的矿化剂比如KF，LiCl，LiBr，KBr等，在高压釜中处理生成结晶ZrO₂；(3)水热氧化-使用金属锆粉于水热条件下直接氧化生成ZrO₂；(4)水热脱水-将中和沉淀所得到的氢氧化锆浆料连同母液一起转至高压釜中水热脱水得到ZrO₂粉末。

●醇盐水解法：利用锆的醇盐进行水解反应，反应方程式为：，，用此法可制得0.5μm左右或者更小的ZrO₂粉，如文献1、2中所述。

●溶胶-凝胶法：首先在Zr(OH)₄水溶液中加入ZrO₂的稳定剂如Y₂O₃、MgO等的硝酸盐化合物，再加入HNO₃，将pH值调节到5.5～6，待溶液凝聚后，经70℃左右脱水，然后加热到400～700℃就可得到ZrO₂微粉。如文献1和3 Journal of Materials Science，30：749-757，1995中所述。

●盐水溶液法：将锆的无机盐加水在100℃左右长时间分解，生成水合氧化锆，干燥焙烧后得到ZrO₂粉。

中和共沉淀法是首先将起始锆盐及要掺杂的其它金属盐用水或酸溶解以后，加入另一水相沉淀剂(通常为氨水或其它碱溶液如NaOH等)，控制反应的pH值，得到粉末的前驱体，经洗涤干燥焙烧，球磨以后得到氧化物粉体。这种方法已被工业化，可规模制备微米级粉末。然而中和(共)沉淀法虽工艺简单，但容易形成硬团聚，所制备的粉末粒度较大，颗粒一般为200nm以上且分布宽，工艺条件较难控制。

水热法由于是在压力釜内进行的各种反应或脱水，所制备的粉末不需要焙烧，然而水热前驱体中携带的少量氯离子在高温高压下容易使反应器腐蚀而产生裂纹，带来操作危险，因而工业生产较难。

醇盐水解法能得到均匀分散、团聚较少的粉料，但醇盐价格高，原料来源困难，因此总的制备成本高。

溶胶-凝胶法能得到纯度高化学均匀性好的粉体，但是从溶胶到凝胶的转变过程较长，反应条件控制严格才能获得均匀稳定的溶胶，所得颗粒亦较大，通常为亚微米和微米级。

盐水溶液法操作简便，能合成无团聚的粉末，但由于恒沸时间长而能耗大。

本发明的目的在于克服已有技术的缺点和不足，其一是为了使金属氧化物的粒度更小，颗粒度达10～50nm和粒度分布更窄，以及减少和避免制备过程中引起的颗粒团聚问题；其二是为了降低超细颗粒的生产成本，节约能源，从而提供一种工艺简单、易于规模生产超细金属氧化物粉末的溶剂萃取反胶团法。