[发明专利]一种Gd2O3、Yb2O3改性的YSZ纳米粉末材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Gd₂O₃、Yb₂O₃改性的YSZ纳米粉末材料及其制备方法，该YSZ纳米粉末材料的制备方法包括：先通过多组元共沉淀制得以Gd₂O₃纳米粉末、Yb₂O₃纳米粉末为内核的包覆型前驱体，然后对清洗干净的包覆型前驱体进行超声雾化，再送入感应等离子束流的超高温热源中快速反应，即可生成Gd₂O₃、Yb₂O₃改性的YSZ纳米粉末材料。本发明可以使YSZ材料分子的平均自由程减小、降低材料的导热系数，并使YSZ材料的相结构更加稳定，提升材料电学和光学性能在高于1100℃高温时的稳定性，而其制备方法能够有效避免多组元共沉淀均匀性差、粒度控制能力差、工艺流程过于复杂、生产效率低等问题技术。

技术领域

本发明涉及YSZ(氧化钇稳定氧化锆)粉末材料领域，尤其涉及一种Gd₂O₃、Yb₂O₃改性的YSZ纳米粉末材料及其制备方法。

背景技术

YSZ粉末材料是一种被广泛应用的精细陶瓷材料，它具有独特的热学、电学、光学特性，因此被大量应用于隔热涂料/涂层、特种功能陶瓷结构件、放光材料、燃料电池等领域。但是，YSZ粉末材料在高于1100℃下长时间循环使用过程中，材料本身存在相变、晶粒长大等现象，这会导致材料出现导热系数增大、导电性能下降、光学性能不稳定等现象，严重影响了YSZ粉末材料的应用性能。

发明内容

为了解决现有YSZ粉末材料在高于1100℃下长时间循环使用过程中存在的相对稳定性差，热学、光学、电学应用性能不稳定等问题，本发明提供了一种Gd₂O₃、Yb₂O₃改性的YSZ纳米粉末材料及其制备方法，可以使YSZ材料分子的平均自由程减小、降低材料的导热系数，并使YSZ材料的相结构更加稳定，提升材料电学和光学性能在高于1100℃高温时的稳定性，而该改性YSZ纳米粉末材料的制备方法能够有效避免多组元共沉淀均匀性差、粒度控制能力差、后续工艺流程过于复杂、生产效率低等问题技术，实现高效快速地制备出高品质Gd₂O₃、Yb₂O₃改性的YSZ纳米粉末材料，具有良好的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种Gd₂O₃、Yb₂O₃改性的YSZ纳米粉末材料的制备方法，包括：

步骤1、将Gd₂O₃纳米粉末、Yb₂O₃纳米粉末加入到水中得到第一混合液，然后加入占第一混合液总质量0.2～5％的聚乙二醇，并混合均匀，从而得到第一悬浮液；其中，Gd₂O₃纳米粉末与Yb₂O₃纳米粉末的质量比为1:1～3:1或1:1～1:3；Gd₂O₃纳米粉末和Yb₂O₃纳米粉末的一次颗粒度均为5～15nm；

步骤2、将锆盐的水溶液、钇盐的水溶液与所述第一悬浮液混合在一起，从而得到第二混合液，然后加入占第二混合液总质量0.2～5％的聚乙二醇，并混合均匀，从而得到第三混合液；其中，锆盐与钇盐的摩尔比为1:7～1:19，Gd₂O₃纳米粉末和Yb₂O₃纳米粉末的总摩尔数与锆盐的摩尔比为1:5～1:23.5；