Vereschak V. 
State Higher Education Institution “Ukrainian State University of Chemical 

Engineering”, Dnepropetrovsk, Ukraine. 

Pasenko O. 
State Higher Education Institution “Ukrainian State University of Chemical 

Engineering”, Dnepropetrovsk, Ukraine 

Bykov I. 
The Institute for Problems of Materials Science, Kyiv, Ukraine 

 

CO-PRECIPITATION METHOD IN NANOSCALE SCANDIA 

STABILIZED ZIRCONIA POWDERS TECHNOLOGY 

 

FOR CERAMIC FUEL CELLS

 

 

Introduction. Scandium stabilized zirconia is used in SOFC application as solid 

electrolyte and anode [1]. To manufacture these SOFC elements powders with different 
disperse and phase composition are needed. Therefore technology for zirconia powders 
production must be predictable and controlled.  

The commonly used method that allows to actively control the process of oxides 

solid phase formation is coprecipitation method. One of the disadvantages of the 
method is extremely high activity of activity of intermediate zirconium compounds 
(zirconium hydroxide) which leads to aggregation and agglomeration of precipitation 
products and consequently the finished powders which in turn leads to a wide range in 
sizes both primary particles and their agglomerates. In other words this method in its 
classical application does not allow to prepare non-agglomerated nano-sized powders. 
To solve these problems systematical studies of physicochemical processes and 
phenomena that accompany the formation of zirconia solid phase throughout the entire 
formation sequence: "Solution → Zirconium hydroxide precipitate → Amorphous 
zirconium hydroxide → Crystalline zirconium dioxide" are needed.  

The paper deals with physicochemical processes of the nanostructure formation 

in stabilized zirconia powders while obtaining it from aqueous solutions of zirconium 
salts containing soluble additives of stabilizing elements by coprecipitation method. 

Experimental technique. 8-aqueous zirconium oxychloride (ZrOCl

2

·8H

2

O), 

scandium chloride (ScCl

3

), ammonia (10% aqueous solution), n-butanol, distilled 

water were used as original substances. All of these reagents were of CP grade. 

Process solutions of zirconium oxychloride were prepared by dissolving 

ZrOCl

2

·8H

2

O in distilled water up to concentration of 0.5mol/l Zr(IV). Stabilizing 

additive (ScCl

3

) was introduced directly into zirconium oxychloride solution. 

Precipitation of zirconium oxychloride was performed by adding an aqueous 

solution of ammonia to the solution of zirconium oxychloride with stabilizer while 

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