纳米二氧化锆
低温水热合成四方相纳米二氧化锆
低温水热合成四方相纳米二氧化锆
高龙柱;陈洪龄;徐南平
【期刊名称】《化工学报》
【年(卷),期】2005(056)003
【摘要】用硝酸锆作原料,180℃下水热反应18h制得二氧化锆纳米粉体.用XRD、TEM等对所制备粉体作了表征.结果表明硝酸锆直接水热反应,在不同pH条件下,均得到单斜相和四方相混合的ZrO2粉体.当反应料液中加入一定量的丙三醇时,控制
一定pH,硝酸锆180℃水热反应可直接得到单纯四方相ZrO2粉体,粉体颗粒的粒
径在10nm左右.丙三醇的加入还使粉体的粒径更加均匀.对比同样条件下未加入丙三醇的实验表明,丙三醇在实现低温水热合成四方相二氧化锆的过程中起到了重要
作用.
【总页数】4页(P551-554)
【作者】高龙柱;陈洪龄;徐南平
【作者单位】南京工业大学化学化工学院,江苏,南京,210009;南京工业大学化学化
工学院,江苏,南京,210009;南京工业大学化学化工学院,江苏,南京,210009
【正文语种】中文
【中图分类】TQ134.12;O611.4
【相关文献】
1.四方相钛酸钡超细粉体的水热合成研究 [J], 刘春英;柳云骐;安长华;王槐平;周欣明;盖仕辉
2.四方相纳米二氧化锆的气相水解法简易合成 [J], 王强;孙铭明;李春红;谢有畅
3.纳米四方相氧化锆的微波水热合成及结晶机理研究 [J], 朱建锋;肖丹;李翠艳;黄剑锋;雍翔;曹丽云;费杰
4.纳米四方相二氧化锆的水热合成 [J], 李文芳;宋继梅;陈波;许子涵;申岳新
5.醇对低温水热合成四方相钛酸钡的影响 [J], 李军;李三喜;薛健;张明;杨殿来;张莹莹
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纳米级二氧化锆增韧羟基磷灰石生物复合陶瓷对兔骨髓基质干细胞增殖、分化的影响
纳米级二氧化锆增韧羟基磷灰石生物复合陶瓷对兔骨髓基质干细胞增殖、分化的影响唐月军;王心玲;周中华;吕春堂【摘要】BACKGROUND:Research group has performed some preliminary studies pertaining to zirconia toughened nano-hydroxyapatite (HA-2rO2) bioceramics, mainly in the biomechanical compatibility, chemical stability, and biocompatibility. Among them, in vitro cell culture experiments are controllable and repeatable, can well reflect the material's biocompatibility.OBJECTIVE:To study the influence to the growth and differentiation of rabbit bone marrow stromal stem cells by HA-2rO2 or HA matenals.METHODS:The rabbit bone marrow stromal stem cells were cultured in beccos modified eagle's medium (DMEM) containing 20％fetal bovine serum, the subsequent cell passage was cultured in conditioned medium containing dexamethasone, beta-sodium glycerophosphate and ascorbic acid. The third passage osteoblasts were cultured in cell culture plate with materials at 1.0×108/L.The proliferation of all the cultured cells were observed at 1-10 days under inverted phase contrast microscope and the curve of cell-growth was plotted. The activity of alkaline phosphatase was detected. At 6 days of the culture, cells and composite materials were fixed with paraformaldehyde and observed under scanning electron microscope.RESULTS AND CONCLUSION:MTT assay showed the growth curve of cells cultured in two materials had no significant difference. The combined cultu re of rabbit bone marrow stromal cells can maintainnormal fu nction of secreting alkaline phosphatase. Electron microscopy photographs also confirmed the cell adhesion on two kinds of materials. HA-2rO2 and HA show no adverse effect on the growth and differentiation of osteoblasts, with excellent compatibility.%背景:课题组拟对纳米级二氧化锆增韧的羟基磷灰石生物陶瓷进行一些初步研究,主要集中在生物力学匹配性,化学稳定性,以及生物相容性实验,其中体外细胞培养实验具有可控性,可重复性,能很好地反映材料的生物相容性.目的:比较纳米级二氧化锆增韧的羟基磷灰石、纯羟基磷灰石两种材料对兔骨髓基质干细胞增殖、分化的影响.方法:将骨髓基质干细胞置于含体积分数为20%胎牛血清的DMEM培养基中培养,传代后改用含β-甘油磷酸钠,地塞米松和维生素C的条件培养基培养.取传至第3代的成骨细胞,以1.0×108 L-1浓度接种于放有材料块的细胞培养板中,培养第1～10天倒置相差显微镜观察细胞生长情况,绘制细胞生长曲线,并进行碱性磷酸酶活性检测.培养第6天的细胞和材料复合物用多聚甲醛固定进行扫描电镜观察.结果与结论:MTT法测得两种材料培养的细胞生长曲线无显著差异.复合培养的兔骨髓基质干细胞能够保持正常分泌碱性磷酸酶的功能.电镜照片也同样证实了两种材料表面均有细胞的附着.说明纳米级二氧化锆增韧的羟基磷灰石、纯羟基磷灰石均不影响成骨细胞增长分化,具有优良的成骨细胞相容性.【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2011(015)003【总页数】3页(P450-452)【关键词】羟基磷灰石;二氧化锆增韧羟基磷灰石;成骨细胞;生物相容性;生物材料【作者】唐月军;王心玲;周中华;吕春堂【作者单位】苏州卫生职业技术学院附属口腔医院,江苏省苏州市,215006;解放军总后勤部机关第一门诊部口腔科,北京市,100842;解放军第二军医大学长海医院口腔科,上海市,200433;解放军第二军医大学长海医院口腔科,上海市,200433【正文语种】中文【中图分类】R3180 引言由于损伤，肿瘤等原因导致的颌面部骨缺损在临床非常常见。
四方相纳米二氧化锆的气相水解法简易合成
２１ ０ １年 ５月
江西师 范大学学报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ ＩＮ Ｘ Ｏ Ｍ Ｎ Ｖ Ｒ ＩＹ（Ａ Ｕ Ａ ＣＥ Ｃ ） Ｏ Ｒ Ａ Ｆ／ Ｇ Ｉ Ｒ ＡＬＵ ＩＥ ＳＴ Ｎ Ｔ Ｒ ＬＳ ＩＮ Ｅ Ａ Ｎ
、０． ５Ｎｏ． ，１３ ３ Ｍ ａ ２０ ｙ １１
ＺＯ ％Ｙ Ｏ 纳米 晶；王 和义等 ［Ｊ 用 乙二醇 为助 ｒ２ ３ ２３ １采 ５
剂 、热处理 温度在 ５ ０ ６ ０℃情况 下制备 了四方相 ０～ ０ 为 主的 Ｚ Ｏ ｒ ２粉体； ｅ ｈ ｉｏ等ｎ 】 了在 水辅助 Ｘｉ Ｓ ｕｂ ６ 报道
下 Ｚ Ｏ 的制备 以及 由ｔ ｒ ２ ｍ ＺＯ２ ｒ２ － Ｏ 向 —ｒ 的相转化研究； Ｚ Ｊ Ｄ． ｏ ｗ ｒ 等ｌ 报 道 了 Ｚ Ｏ 胶体 纳米粒子 的 自 ． Ｗｏ ｄ ａｄ ｌ ｒ２
晶型 中，四方相二 氧化锆 （ Ｚ Ｏ ） ｆ ｒ２ ． 作为 陶瓷牙 材料性
件下 合成 纳米 粒子 的方 法，研 究 了反应 条件 对粒 子 尺寸影 响：Ｇ ｏｇ Ｇ ｒｗ ｉ ｅ ｅ ｒ ａｎ ｅｔ ｒ等【］ ０ ｎ ｌ２ ７年 在 Ｓ ｌ ０ ｍａｌ
上报道 了 Ｚ Ｏ 的醇盐水热 合成方式 ， 研究 了有机 ｒ： 并 物存在下 ＺＯ 的稳定性； ｒ： 徐如人等［】 Ｈ 用乙二醇甲醚． 水 溶 液 作 介 质 水 热合 成 了 由氧 化 钇 稳定 的 四方 相
文 章 编 号 ： ０ ０５ ６ （０ ｏ ．２ ４０ １０ ．８ ２２ １）３０ ５ —５ １
四方相 纳米 二 氧化锆 的气 相水 解 法简易 合成
王 强 ２ 孙铭 明 ２ 李春 红 。 ， ， ，谢有 畅 ４
（．首都 师范大学初 等教 育学院，北京 １ ０ ４ ； １ ００ ８ ２ ．首 都师范 大学微尺 度功能材 料可控合 成与应用 实验室 ，北京 １０ ４ ； ０ ０８
溶液燃烧法制备纳米ZrO2
关键词 ： 二氧化锆 ； 金属氧化物 ； 纳米材料 ； 氧化还原反应
中图分类号 ：Ｑ ０ ８ ３ Ｔ ３ ． 文献标识 码 ： Ｂ 文章编 号：６ １ ２ ６ ２ ０ ） ０ ０３ ０ １７ —３０ （ ０６ ０ ３— ２ ４— ３
Ｓ ｎ ｈ ｓｓｏ ａ ｏ ｉｅ ｚｒ ｏ ｉ ｙ ｓ ｌ ｔ ｎ ｃ ｍｂ ｓｉｎ ｙ ｔ ｅ ｉ ｆｎ ｎ ｓｚ ｉｃ ｎ ａ ｂ ｏｕ ｉ ｏ ｕ ｔ ｏ ｏ
剂与其混配制成高浓度水溶 液， 在微波加热下引发 燃烧性氧化还原反应 ， 得到高纯度 的纳米二氧化锆 晶体。
反应 ， 用硝酸铵来平衡过量 的 Ｃ ， Ｈ Ｎ ０ 得到的化学 反应方程式如下 ：
ＺＯ Ｎ ３２２ ２ ２ Ｈ Ｎ ０＋ Ｎ ４ Ｏ ｒ （ Ｏ ）・ Ｈ ０＋ Ｃ ６ ４ ３ Ｈ Ｎ ３
维普资讯
第３ ５卷第 ３ 期 ２０ ０６年 ３月
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溶 液 燃 烧 法 制 备纳 米 Ｚ Ｏ２ ｒ
Ａ ｓ ａｔ ｓ ｇ ｌ ｉ ｒ Ｈ Ｎ Ｏ ａ ｔ ｄｃ ｎ ａｄ ｒ （ Ｏ ） ’Ｈ Ｏａ ｔｅ ｘ ｅ， ｅ ｏ ｓ ｂｔ ｃ： ｉ ｙ ｎ ｏ Ｃ ６ ４ ｓｈ ｒ ｕｔ ｔ ｎ Ｏ Ｎ ３２２ ２ ｓ ｉ ｒ ｔ ｒ — ｒ Ｕ ｎ ｇ ｃｅ ｅｅ ａ Ｚ ｏ ｄ ｈ ｃ ￣ｕ ｈ
王淑勤 ， 孟庆 江 ， 牟景艳
（ 南京理工大学 化工学院 ， 江苏 南京 ２０９ ） １０４
摘 要： 实验对比了以甘氨酸和 Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ作为燃烧反应的还原剂， 与硝酸氧锆配制成氧化－ 还原性水溶液， 在微波炉
二氧化锆化学结构
二氧化锆化学结构
二氧化锆（ZrO2）是一种无机化合物，由锆和氧原子组成。
它具有类似于石英的晶体结构，属于立方晶系。
二氧化锆的化学结构对其物理和化学性质具有重要影响。
在二氧化锆的化学结构中，锆原子与六个氧原子形成八面体配位结构。
锆原子位于八面体的中心，而六个氧原子则位于八面体的六个顶点上。
这种结构使得二氧化锆具有高度的稳定性和硬度。
由于其稳定性和硬度，二氧化锆具有广泛的应用。
它常用作陶瓷材料的添加剂，可以增加材料的强度和耐磨性。
此外，二氧化锆还具有优异的耐高温性能，因此常被用于制造高温陶瓷和耐火材料。
二氧化锆还具有良好的化学稳定性和生物相容性，因此在生物医学领域也有重要应用。
例如，二氧化锆在人工关节和牙科种植体中被用作材料，可以提供良好的力学性能和生物相容性，有效延长植入物的寿命。
由于二氧化锆具有较高的折射率和透明度，它也被广泛应用于光学领域。
二氧化锆的光学性能使其成为制造高折射率透镜和光学涂层的理想材料。
除了上述应用之外，二氧化锆还具有其他一些特殊的性质。
例如，二氧化锆具有较高的热导率和电阻率，因此可以用于制造高性能的
热电材料和电子元件。
二氧化锆化学结构的特殊性使其具有广泛的应用领域。
无论是作为陶瓷材料的添加剂、生物医学材料、光学材料还是其他领域，二氧化锆都发挥着重要的作用。
通过深入研究和理解二氧化锆的化学结构，我们可以更好地利用其特性，推动科技和工程的发展。
二氧化锆吸收980nm
二氧化锆吸收980nm1.引言1.1 概述二氧化锆是一种常见的陶瓷材料，具有高硬度、耐热、耐腐蚀等特性，因而在众多领域中得到广泛应用。
与此同时，980nm光是一种波长较长且能量较高的近红外光波，具有较好的穿透力和光束质量。
本文将重点研究二氧化锆对980nm光波的吸收特性，探讨其吸收机制以及未来的应用前景和展望。
在引言部分，首先将对二氧化锆和980nm光的特性进行简要介绍，并说明为何选择这两者作为研究对象。
在接下来的正文部分，将详细探讨二氧化锆的特性，包括其化学成分、晶体结构、物理性质等方面的内容，以便读者对其有更深入的了解。
接着，将介绍980nm光的特性，包括其波长、能量、穿透力等方面的内容，同时也可以对其在医疗领域、通信领域等方面的应用进行介绍，以强调980nm光的重要性和广泛应用价值。
在结论部分，将对二氧化锆吸收980nm光的机制进行详细讨论，包括在哪些波长范围内吸收能力较强，以及其与材料的微观结构和光学性质之间的关联。
最后，将展望二氧化锆吸收980nm光的应用前景，如新型传感器、光学器件等领域的发展潜力。
通过以上的内容编写，可以为读者提供一个清晰的概述，使他们对文章的研究背景、目的和重要性有更深入的理解。
同时，将引发读者的兴趣，使其愿意继续阅读完整的文章。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以是以下内容：本文将按照以下结构进行论述。
首先，在引言部分概述文章的背景和研究的目的，引出二氧化锆吸收980nm光的问题。
接着，在正文部分，首先介绍二氧化锆的特性，包括其化学性质、物理性质以及在材料领域的应用。
然后，对980nm光进行详细描述，包括其光谱特性和在光通信等领域的应用。
在结论部分，将讨论二氧化锆吸收980nm光的机制，包括可能的激发过程和能级结构。
最后，对二氧化锆吸收980nm光的应用前景进行展望，包括在激光材料、光催化等领域的潜在应用。
通过这样的结构安排，希望能够全面而系统地阐述二氧化锆吸收980nm光的相关知识，对读者进行深入的解读和理解。
纳米级二氧化锆的制备技术和表征手段
纳米级二氧化锆的制备技术和表征手段
漆小龙;邓淑华;等
【期刊名称】《上海化工》
【年(卷),期】2002(027)024
【摘要】纳米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。
本文根据国内外研制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表征方法。
【总页数】4页(P21-24)
【作者】漆小龙;邓淑华;等
【作者单位】广东工业大学轻工化工学院，广州510090;广东工业大学轻工化工学院，广州510090
【正文语种】中文
【中图分类】TQ134.12
【相关文献】
1.纳米级微孔SiO2玻璃材料制备技术研究I.纳米级微孔SiO2玻璃粉末的… [J], 曾庭英;刘剑波
2.纳米级微孔SiO2玻璃材料制备技术研究II.纳米级微孔SiO2玻璃体材… [J], 曾庭英;刘剑波
3.纳米级二氧化锆的表征和应用 [J], 陈小兵;邓淑华;黄慧民;周立清;漆小龙
4.纳米级二氧化锆超细粉末表面结构的表征 [J], 章天金
5.纳米级二氧化锆粉体的制备及表征 [J], 周晓艳;周迎春;张启俭;李雪
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二氧化锆纳米管阵列的表面处理及性能研究
河北工业大学硕士学位论文第一章绪论1.1 引言自从进入90 年代以来，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽，基础研究和应用研究取得了重要进展。
人们通过不懈的努力，以纳米材料为开端逐步衍生出纳米化学、纳米物理学、纳米电子学，纳米生物学等学科；派生出纳米技术、纳米工艺等新的技术，进一步推动了纳米材料的发展。
1.2 纳米材料综述1.2.1纳米材料的概念所谓纳米材料就是指在一维、二维或者三维的空间中始终处于1～100 nm 范围内的晶体或非晶体物质。
从材料的结构单元层次来说，纳米材料粒子既不同于微观原子或分子，又不同于宏观体相材料，它是介于宏观物质和微观原子、分子之间的特殊状态，具有宏观体相的元胞键合结构，同时具备块体所没有的崭新的物理化学性能。
纳米材料广义来说，是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度(1~100 nm) 限制的各种固体超细材料，故此按其维数可以划分为三类，即：（1）零维纳米材料：指空间中三维尺寸处于纳米尺度的材料，如纳米尺度颗粒、原子团簇、纳米点等。
（2）一维纳米材料：指空间中有二维尺寸处于纳米尺度的材料，如纳米线、纳米棒等。
（3）二维纳米材料：指空间中有一维尺寸处于纳米尺度的材料，如纳米薄膜等。
除此之外，还发现一种兼具一维和二维特征的新型准一维纳米结构-纳米带，为研究电子运输现象提供了理想的平台。
1.2.2 纳米材料的性质当粒子尺寸进入纳米量级(1~100 nm) 时，其本身具有表面效应、小尺寸效应、量子效应及宏观量子隧道效应，从而具有传统材料所不具备的物理、化学性能。
主要表现在具有极佳的力学性能, 如高强、高硬和良好的塑性及韧性；另外1二氧化锆纳米管的表面处理及性能研究纳米材料的表面积与体积比值很大，因此它具有相当高的化学活性，在催化、敏感和响应等性能方面显得尤为突出。
(1) 纳米材料的表面效应表面效应，是指纳米微粒的表面原子数与总原子数之比随着纳米微粒尺寸的减小而大幅度，粒子表面结合能随之增加，从而引起纳米微粒性质上变化的现象。
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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,这些晶核在加热区不断长大,聚集成颗粒,随着气流进入低温区急冷,颗粒生长聚集晶化的过程停止,最后在收集室内收集得到粉体。
CVD法可通过选择适当的浓度、流速、温度和组成配比等工艺条件而实现对粉体组成、形貌、尺寸、晶相等控制。
反应方程式可为:CVD法是一种很有前途的方法,已经开始了一些实验室工作。
此法的优点是粉体粒度极细,反应易于控制。
缺点是设备复杂昂贵,不易实现工业化生产。
2.4 化学气相凝聚法(CVC)化学气相凝聚法就是将热CVD法的化学反应过程和气体中蒸发法的冷凝过程结合起来的结果,即利用气相原料(金属有机前驱物)在气相中通过化学反应形成ZrO2基本粒子并进行冷凝聚合成ZrO2纳米微粒的方法。
其基本原理是利用高纯惰性气体作为载气,携带金属有机前驱体进入钼丝炉,炉温为1 100℃~1 400℃,气氛压力为100 Pa~1 000 Pa,原料热解成团簇,进而凝聚成纳米粒子。
气体中蒸发法的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,CVC法的改进方法——燃烧火焰-化学气相凝聚法(CF-CVC)进一步提高了生产率。
2.5 低温气相水解法低温气相水解法是利用ZrCl4和水在气相中反应制备二氧化锆微粉。
汽化的ZrCl4与纯N2一起喷入反应器,同时将水蒸气喷入。
两种气流迅速混合反应,在101.33 kPa下生成二氧化锆纳米微晶。
生成的气溶胶在反应器出口滤出。
该法可制得高比表面积低团聚微粉,反应过程连续,但由于ZrCl4的水解生成的Cl2易被二氧化锆吸收造成污染,故需高温处理。
3 液相法液相法是以均相的溶液出发,通过各种途径使溶质和溶剂分离,溶质形成一定形状和大小的颗粒,得到所需粉末的前驱体,热解后得到纳米颗粒。
3.1沉淀法沉淀法是指在含有一种或多种离子的可溶性盐溶液中加入沉淀剂,或在一定温度下使盐溶液发生水解,使得原料液中的阳离子形成各种形式的沉淀物从溶液中析出,再经过滤、洗涤、干燥、焙烧和热分解而得到所需氧化物或盐粉料的方法。
常用的沉淀法有直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、分步沉淀法、配位沉淀法等。
直接沉淀法是向金属盐溶液中直接加入沉淀剂,得到的沉淀再经过过滤、洗涤、热处理的方法。
该法简单但容易造成浓度不均匀,颗粒较粗,也易带入杂质。
反应式为:共沉淀法是开发最早、也是最常用的方法。
所用原料可为ZrOCl2·8H2O(YCl3)、NH4OH、盐酸及高分子分散剂。
其制备工艺流程见图1。
在制备过程中,由于产量的要求,不允许混合盐及氨水溶液的浓度很低,因而过饱和度大,反应离子的浓度也很高,因此沉淀结晶过程中团聚速度大,定向速度小,快速生成规律性差的无定形水合氧化锆颗粒。
因颗粒之间的范得华引力大于其双电层斥力,当它们接近到一定距离时,就形成胶状的聚集体。
这种聚集体里包藏有悬浮液、自由水、空穴等阻塞物,若直接干燥必形成坚硬密实的团聚体。
为改善粉末性能,可以采用有机溶剂处理,使团聚体内的凝胶粒子表面改性,脱去其中的包藏水、自由水,从而避免形成硬团聚体。
陈大明将共沉淀法和凝胶法结合起来创造了共沉淀)凝胶法。
该法是将Y2O3粉用盐酸溶解得到YCl3,加蒸馏水配制浓度大于1 mol/L的水溶液,并加入有机分散剂FG和无机分散剂FL,溶解后在60℃下滴入氨水形成共沉淀物,经凝胶化采用合适的脱水、干燥、煅烧工艺,即得到膨松态ZrO2-(Y2O3)纳米粉末。
其粒子粒径分布极窄,平均粒径为10 nm,晶体为四方晶相,分散性好,无团聚。
其工艺特点为:①本方法使用廉价原料,在配制溶液过程中加入了分散剂从而有效的防止沉淀,成胶过程及凝胶脱水、干燥和煅烧过程中二次粒子的团聚,经最后煅烧晶化后可以直接获得蓬松状态的高分散性纳米ZrO2;②本方法用简易新方法在脱除分散剂过程中直接清除氯离子,从而达到减少用水、降低污染、节约成本、提高效率的目的;③本方法实际是一种制备纳米级氧化物的通用生产工艺。
均匀沉淀法是利用化学反应使溶液中的构晶离子缓慢均匀地释放出来,沉淀剂是通过化学反应缓慢地生成,从而使沉淀剂分散均匀,将过饱和度控制在适当范围,控制颗粒的生长速度。
该法制备纳米级ZrO2可将一定量的尿素加入氯氧化锆溶液中,混合均匀,加热反应。
反应结束后过滤、洗涤、干燥、煅烧得到产品。
该法得到的纳米粒子纯度高,粒度均匀。
反应如下:分步沉淀法的原料有:ZrOCl2·8H2O(YCl3)、氨水、盐酸及高分子分散剂。
其制备工艺流程见图2。
在分步沉淀工艺中,使沉淀初期在低pH值下进行,防止胶粒突然聚集成坚硬、密实的网络状凝胶.另外,在沉淀反应中,引入某种大分子保护剂A,使胶粒表面改性,抑制聚集体之间的聚合,这样制得的粉末烧结活性高,工艺性能、烧结性能好。
3.2溶剂热法溶剂热法是指高温高压下,在溶剂(水、苯等)中进行化学反应生成超微粉。
它包括水热法和有机溶剂热法,制备ZrO2超微粉主要是水热法。
水热法又叫热液法,是指在密闭容器中以水或其他流体为介质,在高温(100℃~380℃)、高压(1MPa~15 MPa)下制备材料的一种方法。
这一方法不仅用于单晶生长,制备无机薄膜,微孔材料,还可用来制备纳米陶瓷粉。
根据水热条件下反应过程的不同,水热法可细分为水热氧化法、水热晶化法、水热沉淀法、水热分解、水热脱水、水热机械化学反应、水热电化学反应、微波水热法、超声水热法等。
其实质是以水溶液为反应介质,在一定条件下使前驱物溶解、反应,从而成核、生长,最终形成具有一定粒径和结晶形态的晶粒。
水热条件下晶粒生长过程为:①反应物在水热介质中溶解,以离子、离子团、分子的形式进入溶液(溶解阶段);②离子、离子团、分子之间发生反应,形成具有一定几何构型的聚合体)生长基元(负离子配位多面体生长基元),它们之间建立起动态平衡;③离子、离子团、分子在生长界面上的吸附、分解与脱附;④结晶(②、③、④统称为结晶阶段)。
水热法制备ZrO2最常用的前驱物是ZrOCl2,ZrOCl2经水解沉淀得到ZrO(OH)2,然后与一定量的水一同加入釜,在一定温度和压力下(100℃~350℃,~15MPa)反应制得晶粒,再经干燥得到产品,主要反应为:与其他方法相比,水热法制备纳米ZrO2不需高温煅烧,避免了可能产生的硬团聚,工艺简单,得到的微晶纯度高,晶形好,粒径可控、分布窄,分散性较好,水热反应的温度较低(目前的研究正进一步向低温低压方向发展),微晶的生长速率较快,更有实际应用的价值,具有很强的发展势头。
3.3溶胶-凝胶法(SOL-GEL法)SOL- GEL法又称为变色龙技术,是制备纳米材料的一种古老方法。
其基本原理如下:使用烷氧金属或金属盐等前驱物和有机聚合物的共溶剂,在聚合物存在的前提下,在共溶剂中使前驱物水解和缩合,如果条件控制得法,在凝胶形成与干燥过程中聚合物不发生相分离,即可获得纳米粒子。
用该法制备ZrO2(Y2O3)粉体是用正丁醇锆[Zr(OC4H9)4]和异丙醇钇[Y(i-OC3H7)3]为原料,将两者超声混合后,加入乙醇溶液后,在一定温度下对其进行控制水热解得到Zr-(OH)4[Y(OH)3]溶胶,经老化、过滤、干燥、煅烧得ZrO2(Y2O3)粉体。
该法能得到粒子细、粒度分布窄、粒子形状为球形、粉体单分散性能优异的ZrO2-(Y2O3)粉体,并能控制粉体粒子大小及形状。
一种改进的SOL-GEL法是用ZrOCl2为前驱物,生成的氯离子用环氧乙烷除去,从而得到ZrO-(OH)2溶胶-凝胶,反应为:更经济的方法是在ZrOCl2中加入氨水或尿素生成水合氧化锆,凝胶用去离子水除去氯离子,再用无水乙醇脱水、煅烧得到产品。
总的来说SOL-GEL法的优点是:①粒度细微,亚微米级或更细;②粒度分布窄;③纯度高,化学组成均匀,可达分子或原子尺度;④烧成温度比传统方法低400℃-500℃。
缺点:①原料成本高且对健康有害;②处理过程的时间较长;③形成胶粒及凝胶过滤、洗涤过程不易控制。
上述缺点正在或已经解决,例如可用无机原料代替有机原料,且金属醇盐价格在降低。
综合看来,溶胶-凝胶法是目前较理想和具有使用价值的制粉方法。
3.4喷雾法喷雾法是将溶液通过各种物理手段进行雾化获得超微粒子的一种化学和物理相结合的方法。
它的基本过程是溶液的制备、喷雾、干燥、收集和热处理。
喷雾法包括喷雾热解法、雾化水解法、喷雾焙烧法等方法。
制备ZrO2超微粉主要是喷雾热解法。
喷雾热解法就是将含所需正离子的某种盐类的溶液喷成雾状,送入加热至设定温度的反应器内,通过反应生成微细的粉末颗粒,收集为产品。
一般从原料到产品包括4个基本环节:配溶液→喷雾→反应→收集。
我们可用氯氧化锆(ZrOCl2·8H2O)做原料,以水或水和酒精的混合物作为溶剂配制成溶液。