[发明专利]含镧氧化锆空心微球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含镧氧化锆空心微球，包含摩尔比为(1～5)∶2的镧元素和锆元素，该含镧氧化锆空心微球的直径为0.1～10μm。本发明还公开了制备该含镧氧化锆空心微球的方法，包括：将镧前驱体、锆前驱体、尿素和强酸在乙醇中混合均匀，将得到澄清溶液置于密闭反应釜中，160～200℃下溶剂热反应6～18h，冷却，收集产物中的白色沉淀，洗涤，干燥，800～1000℃煅烧1～4h。本发明在氧化锆空心微球中引入了镧元素，有效减小了氧化锆在高温下的扩散速率，使空心微球在1300℃以上依然保持稳定，且镧元素的引入工艺简单，原料成本低，所制备的含镧氧化锆空心微球结构稳定，分散性好。

技术领域

本发明涉及氧化锆空心微球，特别是一种含镧氧化锆空心微球及其制备方法。

背景技术

氧化锆具有强度高、热稳定性高、导热率低等特点，同时表面兼具酸、碱、氧化以及还原特性，在光电元件、气体传感器、隔热材料等领域均拥有非常广阔的应用前景。而空心球结构因其密度低、比表面积大、热传导性差等特性，在载体、隔热等领域颇具发展前景。氧化锆空心球在隔热领域多用于制备热障涂层或块体多孔陶瓷，所制备的隔热材料均表现出优异的隔热性能。因此，探究氧化锆空心微球在隔热领域的应用具有十分重要的研究意义与价值。

氧化锆空心球的粒径及耐温性能严重影响着最后制品的隔热性能。通常，当由氧化锆空心球所制备的隔热材料孔隙率一定时，所用原料氧化锆空心球直径越小，制品热导率越低。这是因为当材料孔隙率一定时，氧化锆空心球直径的减小将导致内部总界面面积增大。内部界面面积的增大可以降低材料热辐射，并使热在固相中总的传递路线大大延长，减小材料的热传导。因此，氧化锆空心球直径越小，所制备的隔热材料隔热性能越好。但是，小粒径的氧化锆空心球耐热性通常较差，如公开号为CN103086700A和CN1259453C的专利申请均使用直径10-150μm的氧化锆空心微球为原料来制备热障涂层，所制备的热障涂层满足基本性能要求。公开号为CN107805065A的专利申请使用直径1-5μm的氧化锆空心微球为原料通过凝胶注模技术制备出孔隙率高，密度低，隔热性能优异的多孔陶瓷。这两种工艺所制备的隔热材料隔热性能较好，但由于使用的氧化锆空心微球耐高温性能较差，通常低于1200℃，限制了其在更高温度环境下的使用。因此，研究耐高温氧化锆空心微球对其能在高温隔热领域的使用显得尤为重要。Sun等通过镧前驱体和锆前驱体制备了单相La₂Zr₂O₇空心微球(J Sun et al.Controlled synthesis of core-shell,yolk-shell and hollowspheres C@La₂Zr₂O₇via the combination of hard templating and co-precipitationmethod,Ceramics International,Vol.43,2017,pp.5941-5948)，但该La₂Zr₂O₇空心微球在800℃就劣化严重，可见单相La₂Zr₂O₇空心微球并不能耐高温。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定性好，耐高温性能较好的含镧氧化锆空心微球。

本发明的另一目的是提供一种工艺简单，原料成本低的制备上述含镧氧化锆空心微球的方法。

技术方案：本发明提供一种含镧氧化锆空心微球，该含镧氧化锆空心微球包含摩尔比为(1～5)：2的镧元素和锆元素，该含镧氧化锆空心微球的直径为0.1～10μm。

优选地，上述含镧氧化锆空心微球的直径为0.1～5μm，壁厚为150～250nm。上述含镧氧化锆空心微球的制备方法包括以下步骤：

1)将镧前驱体、锆前驱体、尿素和强酸在乙醇中混合均匀，形成澄清溶液；