沉淀法制備ZrO-,2--Al-,2-O-,3--CeO-,2-復合粉體的煅燒反應過程及物相表征.pdf

1、鑒于納米CeO<,2>的廣泛應用，本文首先利用不同方法制備了單相CeO<,2>粉體，從粒度、分散性、形貌等方面進行對比研究。結果表明以Ce(NO<,3>)<,3>·6H<,2>O為鈰源，采用氨水沉淀法可得到平均粒徑9.5nm、分散性好的球形CeO<,2>顆粒：借助微波的溶膠-凝膠法在成膠和烘干方面大大節(jié)省了時間和能源，300℃煅燒后可得到平均粒徑為15nm、粒度分布窄的CeO<,2>粉體；利用NH<,4>HCO<,3>沉淀法制備出了平均

2、長度84nm、直徑15nm的棒狀CeO<,2>粉體，發(fā)現(xiàn)CeO<,2>與其前驅體Ce<,2>O(CO<,3>)<,2>·H<,2>O在形貌上具有繼承性。 通過液相共沉淀法分別制備了Al<,2>O<,3>-ZrO<,2>、Al<,2>O<,3>-CeO<,2>、ZrO<,2>-CeO<,2>和ZrO<,2>-Al<,2>O<,3>-CeO<,2>系粉體，利用X射線衍射、差熱-熱重分析、透射電子顯微術等方法對粉體進行分析表征。認為氨

3、水共沉淀法制備的ZrO<,2>-30wt％Al<,2>O<,3>復合粉體經1200℃煅燒處理后，t-ZrO<,2>在室溫下仍能存在的原因并不是Al<,2>O<,3>固溶到ZrO<,2>晶格中穩(wěn)定實現(xiàn)的，而是因為熱脹系數(shù)失配，高彈性模量的Al<,2>O<,3>對ZrO<,2>產生應力作用抑制了t→m相變；Al<,2>O<,3>是由非晶態(tài)直接轉變?yōu)楦邷胤€(wěn)定態(tài)α-Al<,2>O<,3>。ZrO<,2>-12mol％CeO<,2>復合粉體在70

4、0℃時即形成結晶良好的立方ZrO<,2>-CeO<,2>固溶體；經1200℃煅燒后主要以四方相存在。Al<,2>O<,3>-CeO<,2>復合粉體經700℃煅燒后僅有立方螢石結構的CeO<,2>，950℃煅燒后有弱結晶的γ-Al<,2>O<,3>出現(xiàn)但1200℃后其完全轉變?yōu)榻Y晶良好的α-Al<,2>O<,3>。 結合兩相復合粉體的分析結果，研究了ZrO<,2>-Al<,2>O<,3>-CeO<,2>系粉體在煅燒過程中發(fā)生的固溶

5、、相變等過程以及在不同溫度下的物相組成。結果表明以氨水作沉淀劑制備的ZrO<,2>-Al<,2>O<,3>-CeO<,2>系復合粉體從室溫煅燒至1300℃過程中相轉變過程為：非晶態(tài)→c-(Zr,Ce)O<,2>→t-(Zr,Ce)O<,2>→t-(Zr,Ce)O<,2>+α-Al<,2>O<,3>，不同煅燒溫度下均未出現(xiàn)CeAlO<,3>或其他Ce-Al化合物的衍射峰；CeO<,2>優(yōu)先與ZrO<,2>形成固溶體；Al<,2>O<,3>

6、在低溫下是以無定形態(tài)存在的，直到1300℃才直接轉變?yōu)榻Y晶度較低的α-Al<,2>O<,3>。而碳酸氫銨沉淀法制備的三相復合粉體經1200℃煅燒1h后出現(xiàn)四種物相的衍射峰，分別為立方相(Ce,Zr)O<,2>固溶體、四方相(Zr,Ce)O<,2>固溶體、單斜相ZrO<,2>和α-Al<,2>O<,3>，分析認為粉體的不均勻性使其在富鈰區(qū)域形成c-(zr,Ce)O<,2>固溶體，而在富鋯區(qū)域形成t-(Zr,Ce)O<,2>固溶體；缺少Ce