水热法制备ZrO2及其复合粉体的研究进展

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纳米ZrO2粉体的热处理研究近些年来，ZrO2由于其特殊的性能受到了重视，用它制作的产品已经在许多工业领域用于实际。

众所周知，陶瓷部件的质量依赖于原料的质量，因此许多学者将制备ZrO2粉体作为了研究重点，国家自然科学基金委也在无机非金属的自然科学学科发展方向上指出了纳米粉体的制备科学与工程是优先发展的方向。

目粉的方法一般有水解法、喷雾热解法、共沉淀法、水热法和等前制备纳米ZrO2离子体法等，其中共沉淀法因其适于大规模生产和成本低廉等特点而被广泛应用。

在共沉淀方法中，热处理是很重要的一步。

在粉体制造工艺中热处理的主要目的有三：（1）通过去除残留的有机物及酸根来提高粉体纯度；（2）调控粉体的比表面积。

粉体的比表面积与其颗粒度之间应遵从下述关系：(1)式中，、s、ρ分别为该粉体的平均粒径、比表面积及密度；k为一常数，它随粉体颗粒形状不同而在6～11之间变化，对于严格的球形粒子足k=6。

当然，这里未考虑颗粒之间的团聚问题。

（3）调控粉体的物相，亦即调控其微观结构。

Kobayashi、Khor等讨论了等离子法制备纳米ZrO2粉体中热处理的作用；Gutzov、Dai Xiaming等对热处理与化学成分、荧光光谱的影响做了研究。

系统研究并沉粉体性能关系的工作尚未见报道．淀法中热处理与纳米ZrO21．实验方法所用粉末样品均是以沉淀法制备，各样品的热处理参数如表1所示。

表1样品热处理参数一览表处理后的样品粉末的形貌和粒径是用TEM观测，部分样品又用X射线小角散射方法（SAXS）测定其粒径；比表面积是用BET模型以氮吸附法测量；粉体的物）的体积含量按下式计算相用XRD检测，其单斜相（m－ZrO2式中，It（101）、Im（111）、Im（101）分别是t- ZrO2的（101）、m-ZrO2（111）和（101）的强度，Xm为双相体系中m- ZrO2 的积分强度份额。

2结果与讨论2．1粉体的几何形态各样品TEM照片如图1所示。

【精品文章】一文认识纳米复合氧化锆制备方法及应用

一文认识纳米复合氧化锆制备方法及应用
一、纳米复合氧化锆概述
氧化锆(ZrO2)是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损和低热膨胀系数的无机非金属材料，自然存在形式为单斜相斜锆石。

通常情况下，ZrO2 有3种晶型，属多晶相转化的氧化物。

在室温下为单斜相，高于1000 ℃时四方晶相逐渐形成，直至2370 ℃只存在四方晶相，高于2370℃至熔点温度则为立方晶相。

图一氧化锆的三种晶型
一般把加入稳定剂后在常温仍能保持四方相或立方相的氧化锆称为复合氧化锆或复合氧化锆粉体，又称半稳定、稳定氧化锆。

常用稳定剂为
Y2O3，CeO，CaO。

二、纳米复合氧化锆的性能
1、物理性能：高强度、耐高温、耐磨、自润滑、绝热绝缘、膨胀系数可调节等。

2、化学性能：抗腐蚀、氧离子电导率高等。

3、纳米性能：比表面积大、储氧能力强等。

三、纳米复合氧化锆的制备
纳米氧化锆主要有三种制备方法：化学法、电熔法和等离子法，电熔氧化锆（单斜）主要用于陶瓷色料、磨料和耐火材料三大市场，三者用量占需求总量的60% - 80%。

水热法是生产纳米复合氧化锆的最优方法，核心在于工艺控制。

表一纳米复合氧化锆的制备方法。

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-凝胶法ZrO2气凝胶的制备与表征

ＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＺｉｒｃｏｎｉａＡｅｒｏｇｅｌｓｂｙＨｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ — ＧｅｌＭｅｔｈｏｄ
（２ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｙｇｏｎＡｄｖａｎｃｅｄＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＡｅｒｏｓｐａｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ
面积为４４５ｍ／ｇ，孔径主要分布在５～７ｎｍ和３０～４０ｎｍ两处。
关键词ＺｒＯ，，气凝胶，超临界干燥，比表面积
中图分类号：ＴＱ３２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎｌ００７ — ２３３０．２０１４．０１．０１４
水热一凝胶法ＺｒＯ２气凝胶的制备与表征
钟亮陈晓红宋怀河胡子君孙陈诚
１０００２９）１０００７６）
（１北京化工大学， ห้องสมุดไป่ตู้工资源有效利用国家重点实验室，北京
（２航天材料及工艺研究所，先进功能复合材料技术重点实验室，北京
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｙ．ｇＢｅｉｊｉｎｇ１０００７６）

二氧化锆的制备及其性能检测

摘要本文简要介绍目前二氧化锆的制备方法（共沉淀法、溶胶—凝胶法、喷雾热解法、金属有机物水解法、水热法、反向胶团法等），主要以水热法为例,详细介绍其制备过程及步骤，并检测制得二氧化锆的各项性能（红外、XRD)。

本文采用水热法制备氧化钇稳定氧化锆（YSZ ）纳米粉术，以Zr 4+和Y 3+的氢氧化物为热前驱体，氢氧化钾和碳酸钾作矿化剂，研究水热处理温度、PH 值和矿化剂浓度对水热合成纳米氧化锆晶型结构的影响。

实验的各项性能结果表明:高的反应温度有利于立方氧化锆的生成,矿化剂的加入对合成产物晶化度和晶粒大小有显著的影响，体系pH 值会影响水热前驱体的结构,进而影响水热合成纳米氧化锆的晶型.在Y 2O 3 掺杂量比较大的时候,PH 值的变化对氧化锆晶型的影响不明显，晶型由掺杂量决定。

在本文中还附有二氧化锆制备步骤及其性能检测的各种实验数据，用到的实验仪器，可操作性强，从而为制备粒度和晶型可控的纳米二氧化锆粉末提供实验依据.关键词：二氧化锆制备方法水热法性能检测Title Preparation and properties of zirconium dioxide detectionAbstractThis paper introduces the preparation methods of the present zirconia（Coprecipitation、Sol - gel method、Spray pyrolysis、Hydrolysis of metal organic、Hydrothermal、Reverse micelles and so on）. Case Study of the main hydrothermal. Details of their preparation process and steps，and detection system was the performance of zirconia （XRD). In this paper, hydrothermal yttria stabilized zirconia nano—powder technique to Zr4+ and Y3+in the hydroxide precursor for the heat，potassium hydroxide and potassium carbonate as a mineralizer of hydrothermal treatment temperature，PH value and mineralizer concentration on the hydrothermal synthesis of nano-zirconia crystal structure。

液相法制备纳米ZrO2粉体的热处理

，
（）１
收稿日期：２０－１ｙ，修回日期：２０－２２０２０￣／０２０－８基金项目：清华大学骨干人才研究支持计划项目（号：－１６；清华大学核研院基础研究基金支持项目（号：９５ｏ－Ｏ＿）编Ｓ１０）编８一４３２１作者简介：艾德生（９ｌ），云南玉溪市通海县人，博士，助理研究员，从事纳米粉体的制备和改性研究．１７＿，男
参数如表１示．所
表１样品热处理参数
ＴａｌＴｅｃｎｉｏｏｅｍａｌｒａｎＯ２ｏｅｓｂｅ１ｈｏｄｔｎｆｒｔｒｌｔｅｔｇＺｒｗｄｒｉｈｙｉｐ
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４期
艾德生等：液相法制备纳米ＺＯ２体的热处理ｒ粉
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Ｐ＝，（０１１）Ｉ１ｌ）ｍ（１）’ ｍ（１＋Ｉ１１
（）２
式中ｌ１１（１）ｌ（Ｏ）ｔＯ）（，１１，ｍ１１分别是ｔＺＯ２１１，ＺＯ２１１和（０）强度，－ｒ的（０）ｍ－ｒ（１）１１的
关键词：纳米２＂２体；热处理；性能１粉Ｏｑｌ￣类号：Ｔ７．ａｔｔＱ１４１文献标识码：Ａ文章编号：１０－０Ｘ（０２０－３０００９６６２０）４０３－５

四方相氧化锆粉体制备工艺研究

四方相氧化锆粉体制备工艺研究摘要：以ZrOC l2·8H2O和Y2O3为主要原料，采用醇－水溶液加热结合共沉淀法制备出Y2O3稳定的纳米ZrO2复合粉体。

利用X射线衍射(XRD)分析和扫描电子显微镜(SEM)研究了复合粉体的物相组成和晶粒大小。

结果显示，当Y2O3含量为2mol%时，复合粉体由单斜相ZrO2和少量四方相ZrO2组成；当Y2O3含量为3mol%、4mol%时，粉体全部由四方相ZrO2组成。

750℃～900℃煅烧时，复合粉体的物相组成变化不大，但四方相ZrO2的晶粒尺寸随煅烧温度升高而增大。

关键词：醇-水溶液加热法，共沉淀法，t-ZrO2Press of Preparation of Tetragonal Zirconia PowderABSTRACT：Using ZrOC12•8H2O and Y2O3 as the main raw materials, the nanometer-size ZrO2(Y2O3) powder was prepared by heating of alcohol-aqueous salt solutions combined with co-precipitation method. XRD and SEM were performed to investigate the phase composition and the grain size of the ZrO2(Y2O3) powder. The results show that the composite powder with 2 mol% Y2O3 was composed of monoclinic zirconia (m-ZrO2) and a small amount of tetragonal zirconia (t-ZrO2). However, only t-ZrO2 existed in the ZrO2(Y2O3) powder when the content of Y2O3 increased to 3mol% and 4mol%. The phase composition of the composite powder changes little when the calcining temperature increased from 750℃to 900℃. However, the size of t-ZrO2 grain increased with the calcining temperature.KEY WORDS: heating of alcohol-aqueous salt solutions，co-precipitation methods，t-ZrO2引言二氧化锆早已广泛应用于陶瓷材料和多相催化剂中。

水热法制备氧化锆微粉

水热法制备氧化锆微粉作者：赵多孙本良来源：《中国科技博览》2013年第29期摘要：应用水热合成法制备氧化锆微粉，研究了反应温度与反应时间对制备二氧化锆粉体的影响，并结合扫描电子显微镜和粒度分布仪的手段对样品进行表征，从而得出最佳反应温度为220℃，反应时间为60h。

关键词：水热法氧化锆制备反应条件微粉中图分类号：TB383 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-569-02二氧化锆具有良好的化学稳定性，熔沸点高，介电常数高和绝缘性好等特点。

又因为二氧化锆的晶型会随着温度与相应条件的改变而产生相转变，主要有三个相系结构，分别为单斜、四方和立方。

所以，二氧化锆广泛地应用在耐火材料、陶瓷、人造宝石、光学玻璃和光学纤维等。

渐渐地人们对二氧化锆的制备方法有了研究。

现在，制备二氧化锆粉体的方法很多，其中水热法是常用的一种。

因为此法有很多独特的优点：（1）直接从溶液中可得到ZrO2粉体，不需球磨和很高的温度，防止了过程中出现团聚；（2）过程简捷，在反应釜中进行全部反应，避免外界杂质引入，使粉末纯度高；（3）控制反应因素，改变颗粒的大小、组成、形貌，团聚出现很少。

因此，使产品有好的分散性、粒度分布集中、但设备较贵。

最关键的是此方法能够通过改变反应条件来改变产物的尺寸和形态[1]。

1 实验过程1.1 主要试剂、仪器及设备试剂：氯氧化锆，氨水，聚乙二醇（2000、4000、6000为相对分子质量），氢氧化钾，无水碳酸钾，无水乙醇，去离子水，硝酸银，十二烷基磺酸钠，硅酸钠及异丙醇等。

仪器及设备：电子天平，旋片式真空泵，电热鼓风恒温干燥箱，扫描电子显微镜，反应釜，激光粒度分布仪和PH计。

1.2 实验原理及方法1.2.1实验原理水热法制备原理是在高压釜里的高温、高压环境中，以水为反应介质，使得难溶或不溶的物质进行溶解反应，并且进行重结晶。

水热反应过程初步认为包括以下过程：前驱体充分溶解→形成原子或分子生长→基元→成核结晶→晶粒生长。