スプレーフレームで作られたイットリー緩和されたジルコニアナノ粒子の形態と組成

8-31 nmの平均結晶岩体と3-10 mol％Yttriaを含む粒子直径を持つ均一なYttria安定ジルコニア（YSZ）は、生産速度で350 gの生産速度でさまざまなイットトリウムおよびジルコニウム前駆体の火炎スプレー熱分解（FSP）によって作られています（ - 1）。製品粒子は、N（2）吸着（BET）、透過型電子顕微鏡（TEM）、エネルギー分散型X線分光法（EDS）、X線回折（XRD）によって特徴付けられます。液体前駆体組成の生成物粒子の形態、組成、結晶化度に対する効果が調査されます。Yttria含有量は、均一なYSZの製品の一次粒子と結晶サイズに影響しません。これらは、プロセスエンタルピー含有量と全体的な金属濃度によって決定されます。均一な組成と形態の火炎メイドのYSZナノ粒子は、溶媒および不均一な炭酸塩および硝酸イトトリウムヘキサハドレートとしての有機金属ジルコニウムおよびイットトリウム前駆体のみを使用する場合、形成されます。対照的に、文献と一致して、特に高生産速度で、高水分含有量の有機金属ジルコニウムと硝酸イトリウム前駆体が使用されると、中空または不均一なYSZ粒子が作られます。不均一な結晶粒子のXRD決定された小型から大規模の比率は、それらの不均一性の程度の効果的な定量的尺度です。このような不均一な粒子の場合、窒素吸着は、粒子サイズ分布の積分特性に依存するため、平均粒サイズの信頼できる手法ではありません。

Homogeneous yttria-stabilized zirconia (YSZ) with 8-31 nm average crystallite and particle diameter containing 3-10 mol% yttria are made by flame spray pyrolysis (FSP) of various yttrium and zirconium precursors at production rates up to 350 g h(-1). Product particles are characterized by N(2) adsorption (BET), transmission electron microscopy (TEM), energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDS) and x-ray diffraction (XRD). The effect of liquid precursor composition on product particle morphology, composition and crystallinity is investigated. The yttria content does not affect the product primary particle and crystal sizes of homogeneous YSZ. These are determined, in turn, by the process enthalpy content and overall metal concentration. Flame-made YSZ nanoparticles of homogeneous composition and morphology are formed when using either only organometallic zirconium and yttrium precursors or 2-ethylhexanoic acid as solvent and inexpensive zirconium carbonate and yttrium nitrate hexahydrate as precursors. In contrast, and consistent with the literature, hollow or inhomogeneous YSZ particles are made when organometallic zirconium and yttrium nitrate precursors of high water content are employed, especially at high production rate. The ratio of XRD-determined small to large sizes for inhomogeneous crystalline particles is an effective quantitative measure of their degree of inhomogeneity. For such inhomogeneous particles nitrogen adsorption is not a reliable technique for the average grain size as it relies on integral properties of the particle size distribution.