纳米YSZ氧敏陶瓷：掺杂Al2O3的高效制备与性能优化

ZrO2氧敏陶瓷作为一种高性能功能陶瓷，在汽车发动机、火力发电、高温冶炼以及环保等领域展现出了显著的优势。本文由季惠明、马东方等人进行的研究主要关注于纳米级YSZ（Y2O3稳定ZrO2）的制备工艺及其性能优化。他们选择ZrOCl2和Y2O3作为主要原料，采用了化学共沉淀法制备YSZ粉体，并通过TG-DSC（热重分析-差示扫描量热法）、XRD（X射线衍射）和TEM（透射电子显微镜）等技术对其进行了深入表征。 在实验过程中，他们发现通过精确控制沉淀工艺条件，如微波干燥后再在800℃高温下煅烧1小时，能够获得粒径约20纳米、粒度分布均匀、团聚程度较低且具有优良烧结性能的YSZ粉体。这一方法提高了材料的致密性和稳定性，对于实际应用中的氧敏传感器至关重要。 研究还探讨了喷雾造粒技术对氧化锆陶瓷烧结性能的影响，结果显示在1450℃下煅烧4小时后，所得YSZ的密度可达5.99克/立方厘米，这在很大程度上改善了材料的密度和导电性。对于掺杂Al2O3的8YSZ烧结体，其在700℃的测试温度下表现出较高的电导率，达到了4.6×10^-3 S·cm^-1，这意味着它具有良好的气体敏感性。 文章强调了传统制备工艺的局限性，如高温烧结带来的能耗大和环境污染问题，以及晶界处杂质偏析可能导致的阻抗增加。为了克服这些问题，作者们探索了新型配方和工艺技术，以期开发出更节能、环保且性能优异的氧敏陶瓷材料。这项研究对于推动ZrO2氧敏陶瓷在实际工业应用中的进步具有重要意义，特别是在减少燃烧设备的排放和提高冶金过程中的精确控制方面。通过这些研究，我们可以期待未来更高效、环保的氧敏陶瓷在能源和环境保护领域的广泛应用。