一种高熵氧化物陶瓷纳米晶及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114516657A(43)申请公布日2022.05.20(21)申请号202111619399.8(22)申请日2021.12.27(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人郭芳威张醒张瑞吉刘德生成小雨胡励余亚丽赵晓峰(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225专利代理师林君如(51)Int.Cl.C01G27/00(2006.01)C01G35/00(2006.01)B01J13/00(2006.01)D01F9/08(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种高熵氧化物陶瓷纳米晶及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及一种高熵氧化物陶瓷纳米晶及其制备方法和应用，具体涉及高熵氧化物陶瓷(HighentropyCeramics,HEC)纳米凝胶制备，在大气条件下利用热致气相分离原理实现HEC凝胶体的瞬态固化方法。瞬态固化之后的HEC凝胶体在马弗炉低温煅烧，获得介观跨尺度(<1μm～100μm～1mm)HEC凝胶微球、直线、螺旋和多种构型的纤维材料。与现有技术相比，本发明所涉及的气凝胶干燥在常压大气条件下完成，无需超临界干燥和冷冻干燥方法的繁琐工艺流程，工艺简单易于实现大批量工业化生产。同时，制备的高熵陶瓷气凝胶微球和多形态纤维材料耐高温(>2000℃)，几何外形、内部微观结构和孔隙率(>80％)高度可调控；这类气凝胶材料还具有高比强度和高比表面积，具备抗冲击性强，不易破碎的特点。CN114516657ACN114516657A权利要求书1/1页1.一种高熵氧化物陶瓷纳米晶的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)高熵陶瓷前驱体反应溶液配制：将金属有机盐加入到溶剂中配制获得金属有机盐混合液；再将催化适配剂加入到金属有机盐混合液中，并搅拌均匀，得到前驱体反应溶液；(2)高陶熵瓷纳米晶粉体制备：将前驱体反应溶液放置到微波反应釜中进行氧化反应，反应完成后，在洗涤剂中清洗后，过滤得到高熵氧化物陶瓷纳米晶粉体。2.根据权利要求1所述的一种高熵氧化物陶瓷纳米晶的制备方法，其特征在于，所述的金属有机盐包括Hfacetylacetonate、Zracetylacetonate、Ce(III)acetylacetonatehydrate、Tin‑propoxide、Y(III)acetylacetonate、Yb(III)acetate、La(III)acetylacetonatehydrate、Ta(V)(tetraethoxy)(acetylacetonate)、Eu(III)acetylacetonatehydrate、Yb(III)acetylacetonatehydrate、V(III)acetylacetonate、Baacetylacetonatehydrate、Triphenylbismuthin或Fe(III)acetylacetonate中的5‑7种；所述的溶剂包括苯甲醇或/和苯甲酸；所述的催化适配剂包括三羟甲基氨基甲烷、三羟甲基氨基乙烷、乙酰丙酮铁、Fe2O3、PtCl2(C6H5CN)2或(H2NCH2CH2NH2)PtCl2中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种高熵氧化物陶瓷纳米晶的制备方法，其特征在于，所述的金属有机盐混合液中金属有机盐的摩尔浓度为0.5‑4.0mol/L，所述的催化适配剂的加入量为金属有机盐的0.2‑2.0mol％。4.根据权利要求1所述的一种高熵氧化物陶瓷纳米晶的制备方法，其特征在于，所述氧化反应的温度为200‑240℃，时间为4‑8min，压力为4‑9MPa。5.一种如权利要求1‑4任一项所述方法制备的高熵氧化物陶瓷纳米晶。6.一种如权利要求5所述高熵氧化物陶瓷纳米晶的应用，其特征在于，该纳米晶应用于制备气凝胶微球、气凝胶纤维或气凝胶螺旋纤维，该应用具体包括以下步骤：(1)湿凝胶制备：将高熵氧化物陶瓷纳米晶粉体分散到混合溶剂中，得到纳米晶分散液；然后将纳米晶分散液放置到含有混合溶剂的蒸汽箱中静置，获得稳定的湿凝胶；(2)干凝胶制备：将稳定的湿凝胶罐装后，在推力作用下通过喷头出料口连续挤出，落入含有相转化溶剂的接收槽中进行溶剂交换，得到干凝胶；(3)气凝胶固化烧结：将得到的干凝胶过滤后，烘干得到气凝胶产物。7.根据权利要求6所述的一种高熵氧化物陶瓷纳米晶的应用，其特征在于，所述混合溶剂包括水和乙醇，所述的纳米晶分散液的质量浓度为68‑418g/ml，所述的蒸汽箱中温度为50‑70℃，静置时间为25‑35min；所述挤出的压力为0.05‑0.6MPa，所述的相转化溶剂包括温度为65‑85℃的丙酮、乙醇或异丙醇；所述烘干的温度为60‑85℃。8.