纳米氧化锆粉体的合成与表征
纳米氧化锆粉体的合成与表征
李杰 119024189 无 111
1 引言
二氧化锆是制备特种陶瓷最重要的原料之一， 由于其具有优良的机械、 热学、 电学、光学性质而在高温结构材料、高温光学元件、氧敏元件、燃料电池等方面 有着广泛的应用，它是 2l 世纪最有发展前景的功能材料之一。而控制氧化锆前 驱粒子的颗粒尺寸对制备高性能氧化锆陶瓷具有重要意义。
本研究采用水／环己烷／辛基苯基聚氧乙烯醚（ Triton X-100 ）／正己醇四 元油包水体系，通过反相微乳液法制备了纳米 ZrO2 粉体，用 TEM,XRD 等对所 制备的纳米粉体进行了表征，研究了煅烧温度、 pH 值、陈化时间对 ZrO2 纳米 粒子结构与性能的影响。结果表明，以单斜相为主的 ZrO2 纳米粉体，其晶粒尺 寸可控制在20 nm左右；随着煅烧温度的提高，ZrO2的结晶程度逐渐提高；随 着 pH 值的提高，少量四方相 ZrO2
全部转化为单斜相；随着陈化时间的增加， ZrO2 颗粒尺寸变大。
2 结构性质
自然界的氧化锆矿物原料，主要有斜锆石和锆英石。纯氧化锆的分子量为 123.22,理论密度是5.89g/cm3,熔点为2715C。通常含有少量的氧化铪，难以 分离，但是对氧化锆的性能没有明显的影响。氧化锆有三种晶体形态：单斜、四 方、立方晶相。常温下氧化锆只以单斜相出现，加热到 1100C左右转变为四方
相，加热到更高温度会转化为立方相。 由于在单斜相向四方相转变的时候会产生 较大的体积变化， 冷却的时候又会向相反的方向发生较大的体积变化， 容易造成 产品的开裂，
限制了纯氧化锆在高温领域的应用。 但是添加稳定剂以后， 四方相 可以在常温下稳定，
因此在加热以后不会发生体积的突变， 大大拓展了氧化锆的 应用范围。
3 用途
3.1 ZrO2在特种陶瓷中的应用
由于高纯 ZrO2 具有优良的物理化学性质 ,当其与某些物质复合时 ,在不同 条件下又具有对电、光、声、气和温度等的敏感特性 ,使其广泛用于电子陶瓷、
功能陶瓷和结构陶瓷等高新技术领域。
3.1.1 电子陶瓷
ZrO2 在电子陶瓷中的应用主要有压电元件 （如发火元件、助听器、拾音器 等）,滤波器 （用于电视机、收录机、共电式无线电收发机等 ）,超声波振荡器 （用于潜 艇音纳、鱼群探测器和测深仪等 ）,蜂鸣器 （用于电子计算机输入功率鉴定信号机、 曲调桌式电子计算机、数字显示手表及闹钟等 ）及高温导体等。
3.1.2 功能陶瓷 ZrO2 在功能陶瓷中的应用主要有气体传感器 （ 如氧气分析仪和钢液测氧探 头等）,温度传感器（用于电子温度表、复印机、电子透镜等 ）,声音传感器 （用于超声 波遥控、潜艇音纳、超声波探伤和诊断仪等 ）,压力传感器 （用于应变仪、拾音器、 电子血压表等 ）,加速度传感器 （用于加速度测量仪 ）等高技术自动控制系统及高温 固体燃料电池电介质和磁流体发动机电极等。
3.1.3 结构陶瓷
由于 ZrO2 具有耐高温、高强度、韧性好和耐腐蚀等特性 ,常温下抗压强度 可达2100MPa。1000C时为1190MP&最好的亚稳定ZrO2韧化陶瓷常温下抗弯 强度可达2000MPa,KIC可达9MPam1/2以上。因此，可用作空间飞行器的无润滑 滚珠轴承和喷气发动机、内燃机和汽轮机的构件 （如推杆、连杆、轴承、气缸内 衬和活塞帽等 ）。用
ZrO2 制作的密封圈、阀门、管道等构件在化工、冶金等部门 也得到广泛应用。
由于ZrO2硬度高，与电熔AI2O3相比具有更优良的耐磨性和抗破碎性，故广 泛用于制作冷成形工具、整形模、拉丝模、高温挤压模、切削工具、高尔夫球棍 头、研磨和磨削构件等。
4 表征手段
4.1 透射电子显微分析技术
透射电子显微镜（英语：Transmission electron microscope 缩写 TEM）， 简称透射电镜， 是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上， 电子与样品 中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、 厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像。通常，透射电子显微镜的分辨率为
0.1〜0.2nm,放大倍数为几万〜百万倍，用于观察超微结构，即小于0.2µm、 光学显微镜下无法看清的结构，又称 “亚显微结构 ”。
TEM 常用于研究纳米材料的结晶情况,观察纳米粒子的形貌、分散情况 及测量和评估纳米粒子的粒径。是常用的纳米复合材料微观结构的表征技术之
一。
4.2 X 射线衍射技术
X射线衍射即XRD, X-ray diffraction的缩写，通过对材料进行X射线衍射, 分析其衍射图谱, 获得材料的成分、 材料内部原子或分子的结构或形态等信息的 研究手段。 I® 5. J] 两型枱骷 x府』魂衞自扌図水例 丄皿的耶位：A）
当X射线以掠角B入射角的余角）入射到某一点阵平面间距为d的原子面 上时,在符合情况的条件下，将在反射方向上得到因叠加而加强的衍射线。当 X
射线波长入已知时（选用固定波长的特征X射线），采用细粉末或细粒多晶体的线 状样品，可从一堆任意取向的晶体中，从每一 B角符合布喇格条件的反射面得到
反射，测出B后，利用布喇格公式即可确定点阵平面间距、晶胞大小和类型 ；根据
衍射线的强度，还可进一步确定晶胞内原子的排布。这便是 X射线结构分析中的 粉末法或德拜-谢乐（Debye— Scherrer法的理论基础。而在测定单晶取向的劳厄法 中，所用单晶样品保持固定不变动（即 B不变），以辐射束的波长作为变量来保
证晶体中一切晶面都满足布喇格条件，故选用连续X射线束。如果利用结构已知 的晶体，则在测定出衍射线的方向 B后，便可计算X射线的波长，从而判定产生
特征X射线的元素。这便是X射线谱术，可用于分析金属和合金的成分。
目前X射线衍射（包括散射）已经成为研究晶体物质和某些非晶态物质微 观结构的有效方法。对于组成元素未知的单组份化合物或者多组分混合物， 直接
用XRD进行物相得分析是存在一定问题的，由于同组的元素具有相似的性质和 晶体结构。造成在同位置出现衍射峰，从而不能确定物相。所以对于未知组成的 晶态化合物首先要进行元素的定性分析。
5制备方法
5.1化学共沉淀法
a. 中和沉淀法
利用碱液从氯氧化锆（ZrOCI ）盐溶液中沉淀出含水氧化 锆：ZrOC12 +
2NH40H+ （n+1）H20=Zr（OH）4 ・nH20 + 2NH4C1，沉淀容易包裹并 吸附杂质。沉淀PH值在8-9之间为宜，温度可控制在60-80cC之间，太低时, 胶体沉淀体积大，杂质吸附严重，造成过滤、洗涤困难；偏高时。将使沉淀和溶 解这一动态平衡加速，可能使凝胶晶化。
b. 水解沉淀法
采用长时间的沸腾氯氧化锆溶液使水解生成的氯化氢不断蒸发出去， 从而 使如下水解反应平衡不断向右移动， ZrOCl2 + （n+3）H2O=Zr（OH）4 nH20 + 2HC，
但耗能较大。 20-
10 30 40 SO 60
- z^s/O 5.2水热法
在密封的压力容器中（如高压釜），以水或有机溶剂作为反应介质，锆盐作为反应原料，再加入其它前驱反应物。在这种特殊的物理、化学环境下，粉体的 形成经历了一个溶解 —结晶过程，制得的 ZrO2 超细粉末颗粒呈球状或短柱状， 粒径为15rim，而且产品纯度高，烧结性能好。最近将微波技术、超临界干燥技 术、反应电极埋弧技术等引入水热制备系统， 使水热法超细粉末制备技术有了新 的改进和发展。
5.3 气相沉积法和气相热分解法
通过气相反应 ZrC14 + 02=ZrO2 + Cl2 可制得 ZrO2 粉。用此法制得的 ZrO2
粉纯度高、 颗粒细。 用醇盐加热、 分解 Zr（OR）4（g）=ZrO2 + 2ROH + 烯烃（式
中 R 表示烷基 ） 。
除以上的 ZrO2 制备方法之外，还有水热结晶、溶胶一凝胶法、等离子体法 和电弧炉法、喷雾干燥等方法。
方案
第一步：称取环己烷30 g、辛基苯基聚氧乙烯醚（Triton X-100）8 g、正己 醇4 g于锥形瓶A中；磁力搅拌30 min，使其混合均匀。（以此比例混合能够得 到最佳产物，磁力搅拌半个小时是为了使其充分混合均匀，以利于后续反应）
第二步：称取一定量的ZrOCI2・8H20,加入去离子水配成10 ml浓度为1. 0 mol/
L的锆盐溶液3份，标为1、2、3。（制备锆盐溶液参加反应）
第三步：继续搅拌上述溶液， 并缓慢滴加已配好的锆盐溶液， 制得所需均匀 透明的微乳液。（在搅拌中反应，利于反应充分发生，制得均匀的微乳液）
第四步：分别向1、2、3瓶微乳液中以约I ml/min的速度滴入氨水并不断 搅拌，直至 1、 2、 3 瓶中的微乳液的 pH=5， 7， 9，续搅拌使沉淀反应充分进行， 直到原来的微乳液变成凝胶。 （采用水／环己烷／辛基苯基聚氧乙烯醚（ Triton X-100 ）/正己醇四元油包水微乳液体系，通过向体系中滴加氨水可以合成出颗 粒粒径为 20 nm 左右的
Zr02 粉体。微乳液的 pH 值不同，所合成的氧化锆晶体 的晶型略有不同，在 pH=9 时得到全部为单斜相的氧化锆）
第五步：用无水乙醇和无水乙醇的水溶液反复洗涤沉淀，直至用 AgN03 溶 液检测洗涤液无沉淀现象为止。 （用无水乙醇和无水乙醇的水溶液反复洗涤是因 为其可以将杂质除去并不掺杂其他杂质）
第六步：将洗涤产物在120C干燥后，最后分别在500, 600，700r下煅烧 3 h 得到 ZrO2 粉体。（煅烧温度不同，所合成的氧化锆粉体的结晶程度不同，在 700C煅烧条件下，氧化锆晶体的结晶程度最完善）
纳米氧化钇的制备与表征
纳米氧化钇的制备与表征
纳米氧化钇(Y2O3)是一种重要的电子器件材料，它具有优异的电特性、光学性能及热稳定性。研究人员已经研究出几种方法来制备纳米氧化钇，这些方法大致可以分为两类：一类是无溶剂法，另一类是有溶剂法。 无溶剂法：通常使用高温法将钇粉末和氧化剂（如氧化铝或氧化锆）以正比例混合，再在高温下烧结，这种方法可以得到粒径小于100nm的纳米氧化钇粉体，但由于反应温度不好控制，粒径分布和形貌一般不能得到很好的控制。 有溶剂法：研究人员发现，用有机溶剂将氧化剂和钇粉末形成溶液，再进行热处理，可以得到纳米氧化钇粉体，其形貌和粒径分布可以得到更好的控制。 表征：经过制备后，我们可以对纳米氧化钇进行表征来评估它的结构和性能。常用的表征方法包括X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)等。XRD能够测定粉末样品中结晶相的种类和晶体结构；SEM可以用来检测样品的形貌和粒径；FTIR可以检测纳米氧化钇的结构；XPS可以用来检测样品表面的元素组成及其原子比例。
钇稳定氧化锆有啥奥秘？
钇稳定氧化锆有啥奥秘？
氧化锆作为性能优异的结构材料和功能材料，具有⾼硬度、⾼强度、极⾼的耐磨性、良好的化
学稳定性、热稳定性及优异的⽣物相容性等优点，同时，还具有带隙宽、介电常数⾼、折射率
⾼等性能，使其⼴泛地应⽤于功能陶瓷材料、电⼦陶瓷材料、耐⽕材料及⽛齿修复材料等领
域。
但是，所有的陶瓷材料都有⼀个致命缺陷，就是韧性不⾜，需要加⼊稳定剂或其它⽅法来改善
其韧性，⽽加⼊稳定剂形成稳定氧化锆稳定氧化锆是最常⽤的⽅法之⼀。
钇稳定氧化锆的性能是如何提升的
纯ZrO2从⾼温冷却到室温的过程中将发⽣如下相变：⽴⽅相(c)→四⽅相(t)→单斜相(m)，其中在
1150℃左右会发⽣t到m相变，并伴随约5%的体积膨胀。如果将ZrO2的t→m相变点稳定到室温，
使其在承载时由应⼒诱发产⽣t→m相变，由于相变产⽣的体积效应⽽吸收⼤量的断裂能，从⽽使
材料表现出异常⾼的断裂韧度，产⽣相变增韧，获得⾼韧性、⾼耐磨性。
要实现相变增韧，必须添加⼀定的稳定剂并适当控制烧结⼯艺，将⾼温稳定相—四⽅相亚
稳⾄室温，获得室温下可相变的四⽅相，这就是稳定剂对氧化锆的稳定作⽤稳⾄室温，获得室温下可相变的四⽅相，这就是稳定剂对氧化锆的稳定作⽤。稳定⾄室温
的四⽅相是应⼒诱导相变的前提条件，所以该过程是氧化锆陶瓷获得优良性能的关键，这也⼀
直是氧化锆结构陶瓷材料研究的重要内容。
稳定剂中稳定效果最好同时也是最常⽤的是Y2O3。
钇稳定氧化锆的制备⽅法
1
共沉淀法
含有多种阳离⼦的溶液中加⼊沉淀剂后，所有离⼦同时沉淀的⽅法称为共沉淀法。⼀般在可溶
性锆盐和钇盐的混合⽔溶液中，加⼊氨⽔、苛性钠、(NH4)2CO3或尿素等碱性物质，从⽽⽣成锆
和钇的氢氧化物沉淀，然后对沉淀物经洗涤、⼲燥、热处理、粉碎即得超细粉末，该法不仅⼯
艺简单，对设备要求不⾼，成本低，重复性好，⽽且可制得各种晶型的氧化物粉体，最⼩粒径
可达数⼗纳⽶，化学均匀性良好，易烧结，纯度⾼，既适合于实验室规模也可以扩⼤⾄⼯业规
一种室温稳定的超细均匀立方二氧化锆纳米晶体材料的合成方法
一种室温稳定的超细均匀立方二氧化锆纳米
晶体材料的合成方法
合成方法如下：
1. 制备柠檬酸锆盐溶液：将锆粉溶解在柠檬酸中，加入适量的葡
萄糖和 易溶剂，搅拌均匀后加热至80-90℃，保持一段时间后冷却至
室温。
2. 加入表面活性剂：将所制备的柠檬酸锆盐溶液加入适量的表面
活性剂溶液中，搅拌均匀。
3. 加入还原剂：将所制备的表面活性剂柠檬酸锆盐溶液加入适量
的还原剂溶液中，搅拌均匀。
4. 水热反应：将反应溶液转移到高压釜中，在高温高压下进行水
热反应。反应时间和温度依据需要调节。
5. 洗涤和干燥：将反应产物用水和有机溶剂反复洗涤，除去表面
的杂质，然后进行干燥处理。
该方法可以得到均匀稳定的超细立方二氧化锆纳米晶体材料，其
优点在于可以在室温下进行反应，产物粒径分布均匀，纳米颗粒尺寸
稳定。此外，该方法具有操作简单、成本低廉等特点，因此具有广泛
的应用前景。
氧化锆合成
氧化锆合成
氧化锆是一种高性能的无机材料，其具有良好的耐热性、耐腐蚀性、抗磨损性和良好的机械性能，在高技术领域具有广泛的应用前景。氧化锆可用于电子、电池、材料制备、高温热障涂层、光学材料、生物医学等领域。因此，氧化锆的合成技术受到了广泛的关注。
一般来说，氧化锆的合成方法可以分为两类：化学合成法和物理合成法。其中，化学合成法包括有机物热分解法、溶胶-凝胶法、水热法、水热-微波法等；物理合成法包括等离子喷雾法、等离子体弧等离子体法、气相沉积法等。
有机物热分解法是氧化锆合成的一种简单的方法。该方法的主要原理是利用有机物的热分解来制备氧化物。在此方法中，先将锆盐与有机物混合，并在空气流动条件下加热至高温，使得有机物发生热分解，在此过程中，生成的氧化物可以迅速形成晶体，因此可以通过此方法制备出纯度高、晶粒尺寸小的氧化锆。
溶胶-凝胶法是氧化锆合成的一种有效方法。该方法的主要原理是将金属盐和水合物等溶解于适当的溶剂中，加入表面活性剂、pH调节剂等辅助剂控制溶液的稳定性。经过适当反应后，形成具有类胶状态的前驱体，对其进行干燥，获得氧化锆前驱体，最终将前驱体进行煅烧得到氧化锆。该方法可以制备出高纯度、致密、细晶等质量较好的氧化锆，并且该方法的成本较低。
水热法是一种简单、易于操作的氧化锆合成方法，其主要原理是将金属盐和水在高温高压条件下反应，形成氧化锆。通过水热方法合成的氧化锆具有致密度高、晶粒细、晶体均匀等特点，产率较高。水热合成氧化锆的前驱体可以通过改变反应温度、时间、添加剂等控制氧化锆晶体形貌和尺寸。
氧化锆的微波水热法是一种高效的合成方法，其主要原理是利用微波热效应使得水热反应加速，在此过程中，温度、压力、反应时间等参数可以精确控制，得到晶体尺寸分布窄的氧化锆。此方法可以大大缩短反应时间，提高产率。
等离子喷雾法是一种物理合成方法，其主要原理是通过建立高电压电场，使得气溶胶中的金属离子在电场作用下，被加速成为高速电荷状态下的离子束，然后被聚集到基底上，最终形成薄膜或粉末等形态的氧化锆。该方法可以制备出细小的粉末和薄膜，具有高度的纯度和致密度，适用于制备氧化锆的纳米粉末。
纳米粉末的制备方法
纳米粉末的制备方法
材料研1203 Z1205020 石南起
纳米科技是20世纪80年代末90年代初诞生并迅速发展和渗透到各学科领域的一门崭新的高科技。由于它在21世纪产业革命中具有战略地位，因而受到世界的普遍关注。有人说， 70年代微电子学产生了世界性的信息革命， 那么纳米科技将是21世纪信息革命的核心。纳米技术的飞速发展极大的推动了材料科学的研究和发展，而纳米材料研究的一个重要阶段是纳米粉体的制备。
1.纳米粉体的制备
要使纳米材料具有良好的性能，纳米粉末的制备是关键。纳米粉末的制备方法主要有物理法、化学法和高能球磨法。
1.1物理法
物理法中较重要的是气体中蒸发法，在惰性气体中蒸发金属，急冷生成纳米粉体。如在容器中导入低压的氩或氦等惰性气体，通过发热体使金属熔化、蒸发，蒸发的金属原子和气体分子碰撞，使金属原子凝聚成纳米颗粒。通过蒸发温度、气体种类和压力控制颗粒大小，一般制得颗粒的粒径为10nm左右。比较重要的物理法还有溅射法、金属蒸气合成法及流动油上真空蒸发法等。
1.2化学法
化学法制备纳米粉可分气相反应法和液相反应法。
1.2.1气相反应法
气相反应法是利用化合物蒸气的化学反应的一种方法，其特点是：
（1）原料化合物具有挥发性，提纯比较容易，生成物纯度高，不需要粉碎。
（2）气相物质浓度小，生成的粉末凝聚较小。
（3）控制生成条件，容易制得粒径分布窄，粒径小的微粒。
（4）气氛容易控制，除氧化物外，用液相法直接合成困难的金属、碳化物、氮化物均可合成。
气相合成中除了反应原料均为挥发性物外，也可用电弧、等离子体、激光加热固体使其挥发，再与活性气体反应生成化合物纳米粉体。
1.2.2液相反应法 液相反应法作为一种制备超细粉体的方法成为各国材料科学家研究的热点，它具有无需高真空等苛刻物理条件、易放大的特点，并且得到的粉体性能比较优越。常用的液相反应法有共沉淀法、水解法、溶胶凝胶法、微乳液反应法等。
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ZrOCl2·8H2O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-ZrO2
Press of Preparation of Tetragonal Zirconia Powder
ABSTRACT：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
氧化锆纳米粉体的湿化学法制备工艺进展
第３１卷第６期 ２００８年１２月 山东陶瓷 ＳＨＡＮＤＯＮＧ ＣＥＲＡＭＩＣＳ Ｖｏ１．３ｌ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２００８ ・综述・ 文章编号：１００５—０６３９（２００８）０６—００３０—０４ 氧化锆纳米粉体的湿化学法制备工艺进展 徐廷鸿，张景德，王洪升，汪江艇 （山东大学材料液态结构及遗传性教育部重点实验室工程陶瓷山东省重点实验室，济南２５００６１） 摘 要 综述了氧化锆纳米粉体的最新湿化学法制备技术，并以现在所存在的问题为基 础，提出了未来纳米粉体制备技术的发展趋势。 关键词 纳米粉体；氧化锆；湿化学法；制备 中图分类号：ＴＱ１７４ 文献标识码：Ａ 氧化锆以其优异的物理性能和化学性能被广 泛应用于各种工程技术领域，如氧传感器，热障涂 层，ＳＯＦＣ电池等，各国学者对其也进行了广泛的 研究［卜引。 选择颗粒小，形状近似球形，无团聚，粒径分 布范围窄的纳米粉体是制备优良陶瓷器件的基 础。传统的制备ＺｒＯ 纳米粉体的方法有：化学沉 淀法Ｅ４，ｓ］、溶胶一凝胶法 引、水热法 ］，微乳液 法 。 ］。 由于纳米ＺｒＯ 粉体相比常规粉体有着诸多 的优势，且传统制备方法有着各自的一些不足之 处，所以近年来不少国内外学者研究探索了一些 纳米粉体新型制备工艺。 １ ＺｒＯ 纳米粉体新型制备工艺 １．１溶液燃烧法 王淑勤［１ 等人利用硝酸氧锆作为氧化剂， ＣＨ Ｎ Ｏ为还原剂，在微波加热下引发燃烧性氧 化还原反应，制备出高纯纳米二氧化锆，粒度在 ６０ｎｍ。该法是将过量的ＣＨ Ｎ ０与硝酸氧锆溶 于水中，并用硝酸铵平衡过量的ＣＨ。Ｎ Ｏ，在微 波炉中加热，发生反应： ＺｒＯ（ＮＯ３）２・２Ｈ２Ｏ＋２ＣＨ６Ｎ４Ｏ＋３ＮＩ－ＬＮＯ３一Ｚｒ０２ ＋２Ｃ０２十１４Ｈ２Ｏ＋８Ｎ２ 。 反应持续时间短，且几乎无烟，产物呈白色略 带淡黄，较为均匀，呈网状。 通过对比用异丙醇处理过的所得的Ｚｒ０。与 未经处理过的粉体的ＸＲＤ发现，前者的Ｘ射线 收稿１５１期：２００８一Ｏ９—２５ 衍射峰相对强度大幅降低，主峰的半峰宽也明显 增加，说明了前者的氧化锆颗粒平均粒度减小，且 粒度分布范围变窄。 该法得到的纳米ＺｒＯ。颗粒纯度高，粒度较一 致，反应过程快速安全，制备方法经济、简捷、方 便。 １．２电化学合成法 基于对制备工艺中尽量降低成本，减少污染， 合理利用原材料，实现资源回收利用的考虑，张雄 飞ｍ 等人探索了一种电化学合成纳米氧化锆的 制备方法。 该法利用ＺｒＯＣ１ ・８Ｈ Ｏ在水溶液中水解 平衡（ＺｒＯＣ１２＋Ｈ２Ｏ＝ＺｒＯ２＋２Ｃ１一＋２Ｈ ）在以 钛钌为阳极的电解槽中，阴阳两极分别发生如下 电极反应： ２Ｈ ｑ－２ｅ－－Ｈ２ ２Ｃ１一一２ｅ－－＝Ｃ１２ 随着Ｈ 和Ｃｌ一的消耗，将阳极产生的氯气引 入碱液，溶液的ｐＨ逐渐升高，水解反应不断向右 进行，从而获得氧化锆。他们通过控制电流大小， 使溶液ｐＨ缓慢升高，避免了因ｐＨ升高过快而引 起的沉淀的不均匀。该法的试验装置如图ｌ１所示。 该法制备出的纳米氧化锆晶核，经热处理获 得了四方相氧化锆晶体，初级粒径７．６ｎｍ ０电化 学合成法能耗低，污染小，原材料利用率高，操作 简单。 １．３非醇盐的溶胶一凝胶法
氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷制备及性能研究
氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷制备及性能研究
邓茂盛
【摘 要】本实验以纳米3Y-TZP和微米Al2O3为主要原料,采用常压烧结法制备致密的纳米ZTA复相陶瓷材料.当3Y-TZP含量为30wt％时,其相对密度达到最高,如烧结温度为1 400℃,试样的相对密度高达96.35％.在烧结温度范围内,试样中的颗粒会随着烧结温度的升高而增大,Al2O3颗粒随着3Y-TZP含量的增加而变小.纳米级的3Y-TZP颗粒会形成“内晶型”结构.在烧结温度为1 450℃时,含30wt％3Y-TZP的试样抗弯强度高达441.22 MPa.
【期刊名称】《陶瓷》
【年(卷),期】2018(000)010
【总页数】6页(P30-35)
【关键词】复相陶瓷;烧结温度;晶相组成;抗弯强度;硬度
【作 者】邓茂盛
【作者单位】榆林市新科技开发有限公司 陕西 榆林718100
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ174.75
氧化铝陶瓷材料是现代无机非金属材料中的一个重要组成部分，其具有其它许多材料所没有的优良的性能。然而，由于氧化铝陶瓷存在室温强度低、断裂韧度差、脆性大的缺点，使其应用范围受到一定的限制[1]。而氧化锆具有好的断裂韧性，其可以通过相变增韧来提高材料的力学性能，人们根据此原因研制出氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷[2]。近年来，纳米复合材料的研究成为材料科学领域的一个热点，尤其是以氧化铝为基体的陶瓷[3]。ZTA复相纳米陶瓷逐渐发展起来，利用相变增韧和第二相纳米颗粒增韧的叠加作用来改善Al2O3力学性能，被广泛应用于各项领域。
本研究是以纳米3Y-TZP和微米Al2O3为原料，采用液相烧结方式制备3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷。在最佳烧结条件下，研究不同含量的纳米3Y-TZP对3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷的致密化、相组成、显微结构以及力学性能的影响，并对其复相陶瓷的增韧机理进行探讨。
1 实验内容
1.1 实验原料
实验所用的原料如表1所示。
氧化锆粉体的几种制备方法
氧化锆粉体的⼏种制备⽅法
1.共沉淀法
共沉淀法因其操作简单、反应过程易控制、成本低等原因⽽成为⽬前制备纳⽶氧化锆最常⽤的⽅法。该⽅法的具体过程是：添
加部分稳定剂（如Y(NO3)3）和分散剂（如PEG2000等），将可溶性的锆盐（ZrOCl2?8H2O、ZrCl4或Zr(NO3)4等）制成盐
溶液，往该盐溶液中逐渐添加沉淀剂（如NH3?H2O、NaOH、H2NCONH2），并合理地控制pH值，经反应沉淀析出氢氧化
锆凝胶和氢氧化钇凝胶，然后再经过陈化、过滤、⽔洗、醇洗、⼲燥、煅烧等过程，从⽽制得氧化锆粉体。2.⽔热法
⽔热法的具体过程是：将可溶性的锆盐（如ZrOCl2?8H2O、ZrCl4等）和氨⽔混合，控制溶液pH值，经反应获得氢氧化锆凝
胶，再经过滤、洗涤、⼲燥，制得⽔热前躯体，将蒸馏⽔和⽔热前躯体混合，控制⽔热条件获得⽔热产物，再经过滤、洗涤、
⼲燥获得ZrO2粉体。3.微乳液法
微乳液法的具体过程是：将ZrOCl2?8H2O和Y(NO3)3的⽔溶液与氨⽔分别和⼗六烷基三甲基溴化铵和正⼄醇的混合物混合，
形成反胶团溶液，再将该反胶团溶液混合，再经搅拌、反应沉淀、过滤、洗涤、⼲燥、焙烧制得氧化锆粉体。4.电熔法
电熔法制备氧化锆粉体,因其⼯艺简单、污染⼩、成本低等特点⽽成为⽬前制备氧化锆的⼀种有效的⽅法。⽬前电熔法制备氧
化锆的主要过程是：将含锆矿⽯（如锆英⽯砂等）、碳素含有物（如⽯墨、焦炭等）、稳定剂（氧化钇、氧化钙等）、澄清剂
（铁、氧化铝等）等混合均匀，然后进⾏电炉熔炼，在电弧炉的⾼温下熔融成液相，将熔融液冷却、后期粉碎加⼯处理，获得
氧化锆粉体。5.其他
还有⼀些其他的⽅法也⽤于氧化锆粉体的制备。如溶胶-凝胶法等。
纳米二氧化锆
纳米级二氧化锆合成方法综述
姓名：刘嘉瑞 学号：2011121279
摘 要：纳米级二氧化锆是一种新型的高科技材料,有着广泛而重要的用途。根据国内外研究制备的最新进展及其发展趋势,综述了纳米级二氧化锆的制备技术及其分析测试与表征，还有近年来新的应用领域和研究前沿。
关键词： 纳米级二氧化锆 制备方法 分析测试与表征 应用
1 引言
二氧化锆是唯一具有酸性、碱性、氧化性和还原性的金属氧化物,因此在工业合成、催化剂、催化剂载体、特种陶瓷等方面有较大的应用价值。为了更好满足应用方面的要求,二氧化锆呈现出高纯化、纳米化、复合化的发展趋势,因此纳米二氧化锆的制备研究、介孔二氧化锆的制备研究、二氧化锆的掺杂研究等新兴课题将是未来一段时间需要大力开展的工作。
2 气相法
气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体,使之在气体状态下发生物理变化或化学反应,最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。
2.1 气体中蒸发法
气体中蒸发法是在惰性气体或活泼性气体中将金属、合金或陶瓷蒸发气化,最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。其优点是颗粒的形态容易控制,其缺陷是可以得到的前驱体类型不多。有人用氢电弧等离子体法、激光加热法、爆炸丝法等制备出二氧化锆纳米颗粒。
2.2化学气相合成法(CVS)
CVS法是将一种挥发性的金属有机物前驱体在减压下分解而形成。具体反应过程是用99.99%的氦气气流和叔丁基锆一起喷入反应区,同时通入氧气流。氦气和氧气流量比例为1：10,气流压力为1 kPa,反应温度为1000℃,气流经过反应器使锆的化合物被分解,形成ZrO2纳米颗粒,最后利用温度梯度收集颗粒。该法的优点是纳米微晶的形成过程是在均匀气相下进行的,故得到的微粒均匀,温度压力和气流的流动易控制,实验具有可重复性,但产量较低,成本较高。
2.3化学气相沉积法
CVD法是在一定的反应条件(~300℃,5 h, 101133 kPa)下,反应前驱物蒸气在气态下分解得到ZrO2,ZrO2形成时具有很高的过饱和蒸气压,自动凝聚形成大量晶核,这些晶核在加热