ZrO2纳米粒子的水热合成

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室温离子液体中TiO2-ZrO2纳米颗粒的合成及其在光催化中的应用

室温离子液体中TiO2-ZrO2纳米颗粒的合成及其在光催化中的应用摘要:室温离子液体作为一种新型的绿色环保溶剂,在无机纳米材料合成中的应用引起广泛关注。

本文以室温离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸([C8mim]PF6)(含0.08%必须水)为反应介质,以丁基钛和丁基锆为原料,甲醇沉淀法制备TiO2-ZrO2纳米颗粒,并探索了反应物浓度、温度、搅拌速度等对材料粒径大小、均匀度的影响,并用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和物理吸附仪等对产物进行了表征,测定了纳米颗粒在光催化降解对氯苯酚反应中的活性要高于商品化催化剂Degussa P25,且重复使用两次催化效率可保持原来的60%。

关键词:TiO2-ZrO2纳米颗粒离子液体合成光催化对氯苯酚作为绿色清洁的良溶剂,离子液体在众多研究领域的得到了广泛的应用。

其溶解性好,热稳定性高,低毒性,低挥发性,与其他传统溶剂相比具有突出的优点,这使得很多离子液体取代传统的溶剂被应用到有机化学反应[1],生物转化反应[2]、电化学反应[3]、高分子反应[4]以及分子自组装[5]中。

室温离子液体一般是由特定的体积相对较大的结构不对称的有机阳离子和体积相对较小的无机阴离子构成的,在室温或接近室温,呈液态的离子型有机化合物(如图1)。

常见的阳离子类型有咪唑型、吡啶型、烷基铵型、烷基磷型等一些含氮或磷的有机阳离子;阴离子有溴离子、氯离子、氟离子等卤素离子、六氟磷酸根离子、四氟硼酸根离子以及其他无机阴离子[6],具有较强的可设计性。

TiO2纳米颗粒具有活性高、化学稳定性好、成本低、毒性低等特殊的性质,作为光催化剂被广泛的应用在太阳能转化和环境工程等方面。

但纯的TiO2纳米材料热稳定性较低、量子效率较低等弱点大大限制了TiO2的应用。

这一弱点,可以通过加入其他氧化物,制备复合物的方式加以改善[7]。

目前,众多的二元金属氧化复合物中,TiO2-ZrO2氧化物是性能改善较好的一个,二氧化锆的引入可以在保持TiO2原有的晶体结构的同时,赋予复合材料其他的特性[8]。

一种多元醇辅助水热法合成氧化锆纳米粉体的方法[发明专利]

(10)申请公布号 (43)申请公布日 2013.10.30C N 103373743 A (21)申请号 201310294641.8(22)申请日 2013.07.12C01G 25/02(2006.01)B82Y 30/00(2011.01)(71)申请人南京宇热材料科技有限公司地址210007 江苏省南京市白下区标营4号紫荆大厦5层5号(72)发明人朱孔军刘鹏程刘培新梁兰凤曹洋(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所 32237代理人贺翔(54)发明名称一种多元醇辅助水热法合成氧化锆纳米粉体的方法(57)摘要本发明公开了一种多元醇辅助水热法合成氧化锆纳米粉体的方法，步骤包括：配置反应溶液：在一定体积的去离子水中加入一定量的锆源、多元醇、稳定剂和表面活性剂，并在一定温度下搅拌、混合均匀；加入一定量的氨水，调节pH=10，并在一定温度下搅拌一定时间；进行水热反应；水热混合反应结束后，冷却后，用蒸馏水或者去离子水进行洗涤直至中性，再干燥后即得到分散性较好的纳米粉体。

本发明的方法具有水热法合成陶瓷粉体所有的优点：低能耗、无污染、无杂相、工艺简单、成分控制准确，并且起到促进晶型转变和稳定晶相的作用，所得到的粉体颗粒细小、粒度均匀、分散性好，无需高温退火，从而避免了硬团聚的产生，更有利于节能环保。

(51)Int.Cl.权利要求书2页说明书5页附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图2页(10)申请公布号CN 103373743 A*CN103373743A*1.一种多元醇辅助水热法合成二氧化锆纳米粉体的方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤一：在一定体积的去离子水中加入一定量的锆源、多元醇，并在50～100℃下搅拌、混合均匀得到混合液，其中多元醇和锆源的摩尔比为1～6；步骤二：向步骤一得到的混合液中加入一定量的氨水，调节pH=10，并搅拌10-30 min 至均匀，得到前驱体溶液；步骤三：将步骤二所得的前驱体溶液移入反应釜中，在温度范围为160～240 ℃保温，时间为6～24 h；再冷却至室温；步骤四：用去离子水和酒精将反应釜内衬底部的白色沉淀进行多次离心直至中性，离心后的沉淀物置于真空干燥箱中干燥得到分散性较好的粉体。

水化硅酸钙晶种的合成方法综述

随着纳米技术的高速发展，纳米材料由于其特有的粒径小、比表面积巨大的优点已在医药、陶瓷、涂料等领域有很广泛的应用。

基于其很强的辅助增强效果，已有较多的学者开展了一系列关于纳米材料对普通硅酸盐水泥及混凝土性能的影响研究。

研究表明[1]，纳米粒子的添加会加速水泥的水化，尤其是对早期强度的提升效果较为明显，从而提供经济和生态上的优势。

例如补偿由于使用辅助胶结材料（SCMs）而导致的水化速率降低。

纳米晶种促进剂根据其一般作用机理可以分为2类。

第一类如TiO2、ZrO2、Fe2O3之类的氧化物，或诸如碳纳米管之类的纳米颗粒，其中小颗粒通过直接提供异质成核位点来增加水化产物的生长空间进而加速水泥水化体系的水化速率；大颗粒晶种不能直接提供成核位点来促进水化产物的生长，但它们会增加胶材浆体的剪切作用，从而在水泥表面上产生更多的初始成核位点[2]。

第二类为反应性添加剂，这些添加剂除了具有填充作用外，还会对毛细孔隙中的溶液产生影响。

火山灰类添加剂（如纳米SiO2）能够形成水合产物，从而改变毛细孔隙溶液中Ca(OH)2的浓度。

添加超细氢氧化钙可显著加速水泥的水化作用，除了提供成核位点外，它还可以通过使毛细孔隙中的钙离子和氢氧根离子快速饱和来发挥作用。

碳酸钙已被证明可以加速C-S-H 的形成，方解石显然在晶体学上是C-S-H的极佳生长模板[3]。

另外，由于与富氧化铝相的化学相互作用，CaCO3会形成碳铝酸盐并稳定钙矾石，这可能对混凝土的性能有利[4]。

水化硅酸钙是普通硅酸盐水泥的主要水化产物，混凝土材料性能的好坏主要归因于它。

因此，水化硅酸钙在胶结材料的晶种添加剂方面起着非常重要的作用。

C-S-H晶种不同于其他的纳米晶种添加剂，它是C-S-H的理想成核基质。

基于C-S-H晶种的重要性，本文综述了火山灰反应法、溶胶-凝胶法和沉淀反应法等C-S-H相的常见合成方法，供相关领域的学者探讨与研究。

1、火山灰反应法火山灰反应法被描述为Ca(OH)2、SiO2和水形成硅酸钙水合物的化学反应，反应式见式（1）。

水热法制氧化锆

1)将ZrOCl2·8H2O 溶于蒸馏水，制成溶液；
2)将HNO3 倒入Y2O3，水浴加热至完全溶解,再倒进ZrOCl2 溶液
中，加入聚乙二醇作分散剂，搅拌；
3)用氨水滴定至预定pH值，持续搅拌后静置8 h，过滤洗涤至无
Cl−，得到水热前驱体。

4)加入K2CO3/KOH 复合矿化剂，n(K2CO3)׃n(KOH)=3׃1。

在
WHFS-1L型反应釜中进行水热处理，水热处理时间为48 h；
5)处理产物经过滤、干燥，得到氧化钇稳定氧化锆微细粉末。

6)使用JSM35C 电子扫描电镜观察纳米粉末的形貌。

7)使用Rigaku-RC (12 kW)X射线衍射仪，采用单色Cu Kα射线
对粉末进行X射线衍射分析。

二:
先将ZrOCl2 ·8H2O 溶于蒸馏水,制成溶液;
将HNO3倒入Y2O3 ,水浴加热至完全溶解,再倒进ZrOCl2溶液中,加入聚乙二醇作分散剂,搅拌;
氨水滴定至预定的p H 值,持续搅拌后静置一晚;过滤洗涤至无
Cl-,加入矿化剂,入反应釜水热合成;
将水热合成的胶状沉淀烘干研磨并进行测试。

对所制得样品,使用J SM35C 电子扫描电镜观察纳米ZrO2 (3 %Y)粉末的外观形貌并进行粉末粒度的分析。

使用Rigaku2RC (12 kW) X 射线衍射仪,采用单色CuK α射线对样品粉末进行X射线衍射分。

氧化锆的化学方程式-概述说明以及解释

氧化锆的化学方程式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述氧化锆是一种重要的无机材料，具有许多特殊的化学性质和广泛的应用领域。

它由锆元素与氧元素组成，化学式为ZrO2。

氧化锆具有高熔点、高硬度和耐腐蚀性等特点，因此在材料科学、化学工程、电子学和生物医学等领域有很大的应用潜力。

氧化锆是一种白色结晶固体，它的晶体结构会随着温度的改变而发生变化。

在高温下，氧化锆具有立方晶体结构，而在室温下，则为单斜晶体结构。

这种结构变化使得氧化锆具有独特的热胀冷缩性能，使其在高温环境中具有优异的热稳定性。

氧化锆还具有良好的导电性和绝缘性能，因此在电子学领域有广泛的应用。

它可以用作电子元件中的介质、电容器、传感器等。

此外，由于氧化锆对X射线和中子的吸收性能较好，因此在核工业、医疗器械和辐射防护等领域也得到了广泛应用。

氧化锆还具有优异的化学稳定性和抗腐蚀性能，可以耐受强酸、强碱和高温等极端环境。

因此，它常被用作防腐蚀涂料、陶瓷材料和高温润滑剂等。

总之，氧化锆作为一种重要的无机材料，在各个领域都发挥着重要的作用。

它的独特的化学性质使其具有广泛应用的潜力，并为科学研究和工程技术提供了重要的支持。

1.2 文章结构文章结构部分的内容：本文总共分为三个主要部分，即引言、正文和结论。

下面将对每个部分的内容进行概述。

引言部分主要包括概述、文章结构和目的。

在概述中，将简要介绍氧化锆的背景和重要性，引发读者对该主题的兴趣。

文章结构部分会对整篇文章的组织结构进行说明，让读者了解文章的框架。

而目的部分则会明确本文的写作目的，即深入探讨氧化锆的化学方程式以及其应用领域。

正文部分是文章的主体，包括氧化锆的化学性质、制备方法和应用领域三个方面。

在氧化锆的化学性质部分，会详细介绍氧化锆的物化性质，如其物态、化学组成、晶体结构和化学反应特性等。

在氧化锆的制备方法部分，将介绍常见的氧化锆制备方法，包括化学法、物理法和生物法等，同时探讨这些方法的优缺点和应用范围。

水热法制备粉体

2021/8/2
15
二.水热法制备粉体的反应分类
① 水热氧化
利用高温高压水溶液或有机溶剂与金属或合金直接反应以得到新的氧化物，配合物或金属有机化合物。
m M n2 O H M m O n H 2 M可以为铬、钛，铁等及合金
② 水热晶化
水热晶化法以非晶态氢氧化物或凝胶作为前驱物，在水热条件下结晶成具有一定晶型的晶态粉体。避免其他液相法在煅烧工艺中产生的硬团聚难题。
水热法制备特种纳米粉体
组成员：吕阳阳雷少凡李剑云孙慧丽
2021/8/2
1
目
1 粉体的概念与制备方法
2 水热合成粉体的原理和特点
录
3 水热法制备粉体的反应分类
4 水热法的装置及特点
5 水热法制备粉体的过程
6 水热法制备ZrO2纳米粉体
2021/8/2
2
粉体：粉体是由大量颗粒及颗粒间的空隙所构成的集合体，粉体的构成应该满足以下3个条件，①微观的基本单元是小固体颗粒；②宏观上是大量的颗粒的集合体；③颗粒之间有相互作用。
2021/8/2
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按照反应物的相可分为三类：气相合成法，固相合成法和液相合成法 1、气相合成法 ①电阻加热法 ②电子束加热法 ③化学火焰法 ④等离子法 ⑤激光法 2.固相合成法 ①热分解法 ②复合氧化物固相反应-烧结法 ③还原化合法 ④自蔓延高温合成法 ⑤电爆炸发 ⑥机械力化学法 3.液相合成法 ①沉淀法: ⑴共沉淀法 ⑵直接沉淀法 ⑶均匀沉淀法 ⑷水解沉淀法 ②水热合成法 ③熔盐合成法 ④溶胶--凝胶法 ⑤有机树脂法 ⑥喷雾热分解法 ⑦乳液合成法
“结晶”是指当水热介质中溶质的浓度高于晶粒的成核所需要的过饱和度时，体系内发生晶粒的成核和生长。

氧化铝_氧化锆复合陶瓷粉体的水热法制备及高温灼烧处理[1]

晶粒粒度达到 400 nm 左右 ,这一数值与水热
Al2O3 molar fraction of t he used precursors Hydrot hermal reaction temperature : 200 ℃; Time :24 h
法制得的纯 γ - AlOOH 晶粒粒度基本相
同[9 ] .
图 3 给出了部分水热反应产物的 TEM 照片. 当前驱物中 Al2O3 摩尔分数高于 10 %时. 所得产物中无论 γ- AlOOH 还是 ZrO2 晶粒均具有高对称性 (近于球状) 生长形态 (见图 3a) ; 当前驱物 Al2O3 摩尔分数为 82 %时 ,产物中 γ- AlOOH 晶粒呈双锥薄片状 (见图 3b) ,而 ZrO2 晶粒仍具有高对称性生长形态 (见图 3c) .
200050 .
· 7 74 · 硅酸盐学报 1998 年
果 ;水热反应条件 ( 水热反应的温度、反应时
间) 、矿化剂种类与产物物相、晶粒生长形态及
粒度之间的关系 ;研究了产物在灼烧处理过程
B
B
(d) 82 % Al2O3
粒度具有类似的影响[10 ] .
2. 3 矿化剂的选用对产物物相、晶粒粒度的影响
表 2 给出了选用不同矿化剂 ,经相同条件水热反应所得粉体的物相和晶粒粒度检测结果 ,
· 7 76 · 硅酸盐学报 1998 年
图 3 采用不同摩尔分数 Al2O3 前驱物经 200 ℃,24 h 水热反应制得的 AlOOH - ZrO2 粉体 TEM 照片 Fig. 3 TEM photographs of t he hydrot hermal AlOOH - ZrO2 composite powders

水热法制备纳米氧化铟的方法

水热法制备纳米氧化铟的方法
水热法是一种常用的制备纳米材料的方法之一。

其基本原理是在
高温高压下将适当比例的前驱体溶液置于反应锅中，通过调节反应条
件（如反应温度、时间和压力等），在溶液中形成一定阶次的胶体粒子，最终在减压冷却的过程中，制备出所需的纳米材料。

在制备纳米氧化铟过程中，水热法也被广泛应用。

其主要步骤为：首先制备氧化铟的前驱体，如氧化铟乙醇溶胶液；然后将前驱体溶液
置于反应锅中，控制反应温度、时间和压力等条件，使其形成一定阶
次的氧化铟胶体粒子；最后将反应产物经过离心、洗涤和干燥等步骤，即制备出纳米氧化铟。

水热法制备纳米氧化铟的优点在于制备简单、成本低廉、对环境
友好，同时还可以控制纳米材料的形貌和粒径等特性，使其具有更好
的应用性能。

因此，这种方法在纳米材料的制备和应用中具有广泛应
用前景。

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粒子具有高的离子传导率，较大的介电常数，较强的表面酸性，耐高温，耐腐蚀等性质，被广泛应用于光、电、磁和热学等领域，例如固体电解质，催化剂载体，陶瓷材料和光敏材料等” 。二氧化锆晶体具有３种晶相结构，１００℃以下为单斜相结构（ｏｏｌｉ），在１０２Ｍｎｃｎｉｃ０℃～３０２２７ ℃之间为四方晶相（ｅａｏａ），Ｔｔｇｎ１ｒ
１３测试仪器．
Ｓｍｎ５０ｉｅｓ０５型ｘ射线衍射仪（ＲｅＤ一ＸＤ）；Ｈ７５透射电子显微镜一６０
（ＥＴＭ）；日本ＨＴＨ公司的Ｓ４０ＩＡＣＩ－３０扫描电子显微镜（ＥＳＭ）。
２结果与讨论
２１样品的ＸＲ．Ｄ表征
据见表１）。Ｄ＝ｆｆｏ０ｋ（ｃｓ）ｌ
２，（ｏ）
图２ＺＯ：米粒子的ＸＤ谱图ｒ纳Ｒ
式中：为衍射角；为特征衍射峰的半高宽；为ｘ射线的波长（ｕ．．４１）为常数（．）；Ｄ一ＣＫ为０ｔ８ｍ；５ｎ０９
３＿，０９５．，５８，４３４．，５５６．。分别对应于单斜相ＺＯ纳米晶体的（、ｒ１０）１
（１１）、（１ｌ１）、（０）、（１２０１２）、（１）、（２）晶面；１３１０３ＸＤ衍射峰２＝０，０，０，２。分别对应于四方相ＺＯＲ０３．５－６．６．，２３２９ｒ
第２卷第１８期
２１０２年１月
齐齐哈尔大学学报
ＪｕｒａｆＱｉｈｉｅｒｉｏｎｌｑｉａｒｏＵｎｖｓｔｙ
Ｖｏ．８Ｎｏ１１．．２
Ｊｎ，０ａ．１２２
ＺＯ纳米粒子的水热合成ｒ２
贾祥非，侯近龙，陈尔跃
纳米晶体的（１）、（０１１２），（２）、（１１１１１３）晶面，所有强
峰的位置均与以前报道的结果一致。利用（１１Ｔ１特征衍射峰
（０２．。２＝８）的ＦＭ，根据Ｓｈｒｒ式估算样品的尺寸（４ＷＨｃｅｒ公ｅ数
（齐齐哈尔大学化学与化学工程学院，黑龙江齐齐哈尔．１０）１０６６
摘要：以锆酸四丁酯（ｒＢ）Ｚ（ｕＯ为原料，利用溶胶一水热法制备了ＺＯ纳米粒子，分别用ＸＤ，ＳＭ，ＴＭ对合ｒＲＥＥ
成的样品进行了表征。结果表明，用水热法合成的ＺＯ纳米粒子的粒径较小且均一，ｒ并且含有单斜相（ｏｏｉｃＭｎｃｎ）ｌｉ
和四方相（ｅａｏａ）２Ｔｔｇｎ１种结构。ｒ关键词：ＺＯ；纳米粒子；水热合成ｒ：中图分类号：Ｔ１４１Ｑ３．２ ’ 文献标志码：Ａ文章编号：１０ — ８Ｘ２１）１０６ — ３０７９４（０２０ — ０９０
二氧化锆（ｒ：纳米粒子是一种重要的宽带隙半导体纳米材料，其带隙能为５０ＶＺＯ）．ｅ。由于ＺＯ纳米 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｒｚ
１１实验材料．
锆酸四丁酯购于天津市光复精细化工研究所；硝酸和异丙醇购于北京化工厂；实验中所用的试剂都是分析纯，未经过进一步提纯处理。实验中所用水为１ｃ。８Ｍｍ
１２ＺＯ．ｒ纳米粒子的制备
采用溶胶一水热法合成了ＺＯ纳米粒子，具体过程如图１ｒ。所示。首先将３Ｌ锆酸四丁酯（ｒＢ））２Ｌ异丙醇的混合溶液缓慢滴加到剧ｍＺ（ｕ与０Ｏｍ烈搅拌的２ｍ异丙醇、ｍ水和ｌＬ０Ｌ１Ｌ浓硝酸的混合溶液中进行水解反应。ｍ
为样品的微晶尺寸。估算结果见表１。
２７０℃以上为立方相结构（ｕｅ。３Ｃｂ）但在通常情况下，除了单斜相以外，四方相也能在室温下作为一种亚稳态结构存在。本文通过溶胶一水热法合成粒径均一的ＺＯ纳米粒子，经分析得其同时含有单斜相和四方ｒ相，但单斜相占主导地位Ｈｌ。
１实验部分
齐齐哈尔大学学报
ＪＰＳ７１８ＣＤ — ４４）和四方相（ｅａｏａ— ＣＤ０１８３ＴｔｇｎｌＪＰＳ５ — ０９）的混和ｒ
结构，并没有观察到Ｚ的其它氧化物相的衍射峰，ｒ证明合成的样品为纯的ＺＯ纳米粒子０。ＸＤ衍射峰２ｒ：Ｒ＝２．，２－，３．，４３８４１７
滴加结束后，继续搅拌１，得到淡黄色透明溶胶。ｈ然后将所制得的溶胶转
移至水热釜中，１０ｏ下保温２，自５Ｃ４ｈ然冷却至室温，得到水热产物。将溶胶水热的产物在６ ℃下干燥２，可获得红棕色的块状ＺＯ前驱物，０４ｈｒ用石英研钵将红棕色块状ＺＯ前驱物进行研磨致粉末状，ｒ最后将所得粉末状的前驱物在６０℃下煅烧５，即可得到ＺＯ纳米粒子。０ｈｒ：
图ｒ米子制过示图１Ｏ粒的备程意Ｚ：纳
图２为经６０℃煅烧的ＺＯ纳米粒子ＸＤ图。２０ｒＲ图中显示合成的ＺＯ纳米粒子为单斜相（ｏｏｌｉｒＭｎｃｎ一ｉｃ
收稿日期：２１－０２０１１—０
作者简介：贾祥非（９４．男，黑龙江安达人，在读硕士研究生，主要从事半导体材料研究，ｗｎｉｊ６．Ｉ。１８－）ｅｘｎ＠１３ｃＢａＯ