本文采用一种新型的合成金属氧化物颗粒的方法——火焰喷雾裂解法(flame spray pyrolysis, FSP)来合成氧化钇稳定的氧化锆(yttria-stabilized zirconia, YSZ)热障陶瓷材料(thermal barrier coatings, TBCs)。该法将雾化的前驱物液滴喷入火焰中,通过燃烧反应一步合成出四方相,球形致密形态的YSZ微纳颗粒。与化学沉淀法、溶胶-凝胶法、热水法等常规合成方法相比,FSP具有产物粒径易于控制、纯度高、粒度分布范围窄、生产速率快以及易于工业化生产等优势,是一种具有商业化应用前景的微纳材料合成新工艺。本论文工作主要分为以下四部分：(1)前驱液浓度及火焰温度对合成的YSZ颗粒特性的影响；(2)溶剂成分对合成的YSZ颗粒特性的影响；(3)溶剂中添加2-乙基己酸后,合成YSZ纳米颗粒的生成机理研究；(4)利用碳化硅(SiC)利用纤维丝采集法并结合扫描电镜观察,来研究YSZ颗粒的生成特性。主要结论如下：(1)随着前驱液浓度的增加,颗粒平均粒径增大。浓度低于0.05M(M,浓度单位,摩尔)时,前驱液浓度对合成颗粒粒度影响非常明显,浓度的少量增大,会导致颗粒平均粒径显著增大。但当前驱液浓度大于0.1M后,随着前驱液浓度变大,颗粒平均粒径的增幅趋缓。固定前驱液浓度为0.1M,当改变合成火焰温度时,生成的YSZ颗粒的粒径分布基本一致。表明火焰温度变化对合成的颗粒粒径大小影响不大。(2)当采用蒸馏水作为溶剂时,除合成亚微米粒径范围的球形致密颗粒外,同时还有微米粒径范围的破壳及碎片形态颗粒生成。当采用乙醇作为溶剂时,主要合成亚微米粒径范围的球形致密颗粒,粒径分布相对蒸馏水溶剂时变窄。当采用2-乙基己酸／乙醇混合溶剂时,合成颗粒的粒径呈双峰分布现象(bimodel)——既有亚微米粒径范围的大颗粒,又有纳米粒径范围的小颗粒生成。高温下部分纳米颗粒在碰撞之后发生团聚。随着2-乙基己酸在混合溶剂中所占的体积比例增加,合成的大颗粒比重逐渐减少,纳米小颗粒比重随之增加。(3)为研究乙醇溶剂中添加2-乙基己酸之后,生成YSZ纳米颗粒的机理,分别采用丁酸、辛酸和油酸来替代2-乙基己酸添加到乙醇中配制相应前驱液,已达到改变溶剂的燃烧焓与沸点的目的。结果发现两者均不是导致纳米颗粒生成的原因。此外采用与2-乙基己酸结构相似的2-乙基丁酸来研究羧酸支链结构的影响,发现采用2-乙基丁酸与乙醇的混合物作溶剂时,也有YSZ纳米颗粒生成。不过生成颗粒中的纳米颗粒比重相比添加2-乙基己酸时要小。相对于丁酸、辛酸及油酸等直链羧酸,2-乙基己酸等支链羧酸活性程度高。当雾化液滴喷入火焰后,支链羧酸与溶质硝酸盐反应生成金属羧酸盐。因为羧酸锆和羧酸钇沸点低、易蒸发,导致通过FSP合成YSZ颗粒的反应机理从液相途径变为气相途径。由于羧酸锆、羧酸钇的蒸发与裂解途径相似,从而使得最终生成的颗粒组分与实验设定一致。与此同时,仍有部分硝酸盐在与2-乙基己酸发生化学反应之前,就通过液相反应途径生成了亚微米粒径的大颗粒。但是随着混合溶剂中2-乙基己酸含量的增加,提高了硝酸盐与羧酸的反应几率,所以生成的纳米颗粒比重随之增加,亚微米大颗粒逐渐减少。另一方面对于直链羧酸,其在高温下不能与硝酸盐发生化学反应,所以采用添加直链羧酸的乙醇溶剂时,只有亚微米粒径范围以上的大颗粒生成。(4)利用SiC纤维采集法来研究YSZ颗粒生成历程时,雾化液滴喷入火焰中后,在火焰底部,由于液滴中硝酸盐来不及与2-乙基己酸发生化学反应,大部分硝酸盐通过液相途径生成亚微米大颗粒,只有少量纳米颗粒生成。越靠近火焰面,液滴所处的环境温度越高,液滴中转换为羧酸盐的硝酸盐就越多,从而其生成的纳米颗粒越多,通过液相途径生成的颗粒粒径越小。而处于火焰中心位置的液滴,周围环境温度相对较低,液滴中转化为羧酸盐的硝酸盐较少,从而其生成的纳米颗粒也就很少,通过液相途径生成的颗粒粒径较大。此外由于火焰中心区域液滴浓度高,存在液滴碰撞之后,相互融合的现象。火焰底部未反应的液滴继续流动至火焰顶端。在此上升过程中,液滴中越来越多的硝酸盐与2-乙基己酸发生反应形成羧酸盐,随后这些羧酸盐通过气相途径生成了大量的纳米颗粒。不过此时液滴中仍有少量硝酸盐通过液相途径生成亚微米粒径范围的大颗粒。