CN100417599C - 一种四方相氧化锆纳米粉体的制备方法 - Google Patents

一种四方相氧化锆纳米粉体的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100417599C
CN100417599C CNB2006100539239A CN200610053923A CN100417599C CN 100417599 C CN100417599 C CN 100417599C CN B2006100539239 A CNB2006100539239 A CN B2006100539239A CN 200610053923 A CN200610053923 A CN 200610053923A CN 100417599 C CN100417599 C CN 100417599C
Authority
CN
China
Prior art keywords
zirconium oxide
tetragonal phase
oxide nano
nano powder
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006100539239A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1935670A (zh
Inventor
祝洪良
朱鲁明
席珍强
姚奎鸿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Original Assignee
Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Sci Tech University ZSTU filed Critical Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority to CNB2006100539239A priority Critical patent/CN100417599C/zh
Publication of CN1935670A publication Critical patent/CN1935670A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100417599C publication Critical patent/CN100417599C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种四方相氧化锆纳米粉体的制备方法。将锆盐溶于水中，控制溶液的摩尔浓度为0.04～0.1摩尔/升，搅拌；再在上述溶液中加入摩尔数为锆盐4～10倍的水合肼，继续搅拌；将最终配好的溶液放入高压釜中，填充度为80～90%，在120～200℃温度范围内水热处理10～100小时；将水热处理后的溶液离心、干燥，就得到了四方相氧化锆纳米粉体。本发明提出的氧化锆纳米粉体水热合成工艺，利用水合肼与锆盐易形成配位化合物簇的特点，经水热处理后得到粒径约为4～10纳米极小氧化锆纳米粉体，该氧化锆产物的晶型为四方相，属于氧化锆的高温相。

Description

一种四方相氧化锆纳米粉体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种四方相氧化锆纳米粉体的制备方法。
背景技术
氧化锆陶瓷是一种极其重要的陶瓷材料，它在高性能结构材料、燃料电池、催化剂、传感器和生物材料等领域都有着重要的应用。近年来，随着纳米技术的进步，纳米陶瓷得到了极大关注。纳米陶瓷是指陶瓷材料的显微结构(晶粒、晶界以及它们之间的结合)都处在纳米尺度(1～100纳米)，从而使材料的强度、韧性和超塑性大幅度地提高，克服了传统陶瓷的许多不足，并对材料的电学、热学、磁学和光学等性能也产生重要影响。氧化锆纳米陶瓷的物理与化学性能(烧结性能、韧性和超塑性等)明显异于或优于其传统的微米陶瓷，是未来氧化锆陶瓷的发展方向。氧化锆纳米粉体是制备氧化锆纳米陶瓷的基础和关键，因此，开发低成本、适合大规模生产的氧化锆纳米粉体合成工艺具有重要的意义。
氧化锆具有三种晶体结构：单斜结构、四方结构和立方结构，它们之间的相变如下：
Figure C20061005392300031
由此可见，单斜相为氧化锆的低温相，四方相和立方相为高温相。相对于单斜相和立方相，四方相氧化锆具有更优良的性能和更广泛的用途。四方相氧化锆的合成一直受到了研究界的重视，研究者发现通过加入适当的稳定剂如(Y3 +、Mg2+、Ca2+和Ce4+等)，可以使四方相氧化锆在室温或室温以下以亚稳定形式存在下来，而不发生相变(J.C.Ray et al.J.Am.Ceram.Soc.，86，514(2003))。同时，Garvie等人的研究表明，当氧化锆纳米颗粒的尺寸小于某个临界值时，四方相氧化锆可以在低温下稳定存在(R.C.Garvie et al.J.Phys.Chem.，69，1238(1965))。
水热法是制备氧化锆纳米粉体的重要方法(R.Piticescu et al.Sensors andActuators B，109，102(2005))。目前，水热合成四方相氧化锆纳米粉体主要采用加入稳定剂(Y3+、Mg2+、Ca2+和Ce4+等)的方法，而关于水热制备尺寸小于临界值的自稳定四方相氧化锆纳米粉体的报道较少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四方相氧化锆纳米粉体的制备方法，利用水合肼与锆盐易形成配位化合物簇的特点，经水热处理后得到粒径极小氧化锆纳米粉体，该氧化锆产物的晶型为四方相，属于氧化锆的高温相。
本发明采用的技术方案是该方法的步骤如下：
1)将锆盐溶于水中，控制溶液的摩尔浓度为0.04～0.1摩尔/升，搅拌；
2)再在上述溶液中加入摩尔数为锆盐4～10倍的水合肼，继续搅拌；
3)将最终配好的溶液放入高压釜中，填充度为80～90％，在120～200℃温度范围内水热处理10～100小时；
4)将水热处理后的溶液离心、干燥，就得到了四方相氧化锆纳米粉体。
所述的锆盐为硝酸锆或二氯氧锆，所述的水合肼为碱性矿化剂，实现了超小粒径的四方相氧化锆纳米粉体的水热合成，粉体粒径为4～10纳米。
本发明具有的有益效果是：传统合成四方相氧化锆纳米粉体的水热合成工艺一般采用氢氧化钠、氢氧化钾或氨水做为碱性矿化剂，同时需要加入稳定剂(Y3+、Mg2+、Ca2+和Ce4+等)。本发明提出了以水合肼为矿化剂的四方相氧化锆纳米粉体水热合成工艺，利用水合肼与锆盐(硝酸锆或二氯氧锆)易形成配位化合物簇的特点，使水热生成的氧化锆粒径极小(约为4～10纳米)，该尺寸远小于Garvie等人提出的个临界值尺寸(R.C.Garvie et al.J.Phys.Chem.，69，1238(1965))，结果使四方相氧化锆能稳定存在。
附图说明
图1是实施例1所得四方相氧化锆纳米粉体的XRD图谱；
图2是实施例1所得四方相氧化锆纳米粉体的拉曼光谱；
图3是实施例1所得四方相氧化锆纳米粉体的高分辨透射电镜照片；
图4是实施例2所得四方相氧化锆纳米粉体的XRD图谱；
图5是实施例2所得四方相氧化锆纳米粉体的高分辨透射电镜照片；
图6是实施例3所得四方相氧化锆纳米粉体的XRD图谱；
图7是实施例3所得四方相氧化锆纳米粉体的透射电镜照片；
图8是对比例1所得单斜相氧化锆纳米粉体的XRD图谱。
具体实施方式
实施例1：
将2.746克硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)溶于160毫升去离子水中，硝酸锆摩尔浓度0.04摩尔/升，搅拌5分钟后，再加入1.506克浓度为85％的水合肼(N2H4·H2O)，水合肼摩尔浓度为0.16摩尔/升，搅拌5分钟后，把上述配好的溶液放入高压釜的聚四氟乙烯内衬里，内衬容积为200毫升，控制填充度为90％。该溶液在120℃下处理100小时，把处理好的溶液离心和干燥，获得粒径约为5纳米的四方相氧化锆纳米粉体。图1是该氧化锆纳米粉体的XRD图谱，该图谱与四方相氧化锆的标准卡片(JCPDS no.79-1771)完全吻合，XRD图谱中的一些小峰是少量单斜相氧化锆的峰。图2是该四方相氧化锆纳米粉体的拉曼光谱，图2中271、319、475和642峰较好地与四方相氧化锆的峰吻合(P.E.Quintard et al.J.Am.Ceram.Soc.，85，1745(2002))。图3是该四方相氧化锆的高分辨透射电镜照片，从图中可以看出绝大多数的四方相氧化锆粉体的粒径在4～7纳米范围内。
实施例2：
将2.061克二氯氧锆(ZrOCl2·8H2O)，溶于160毫升去离子水中，二氯氧锆摩尔浓度0.04摩尔/升，搅拌5分钟后，再加入3.765克浓度为85％的水合肼(N2H4·H2O)，水合肼摩尔浓度为0.4摩尔/升，搅拌5分钟后，把上述配好的溶液放入高压釜的聚四氟乙烯内衬里，内衬容积为200毫升，控制填充度为80％。该溶液在150℃下处理10小时，把处理好的溶液离心和干燥，获粒径约为5纳米的四方相氧化锆纳米粉体。图4是该氧化锆纳米粉体的XRD图谱，该图谱与四方相氧化锆的标准卡片(JCPDS no.79-1771)完全吻合，XRD图谱中的一些小峰是少量单斜相氧化锆的峰。图5是该四方相氧化锆的高分辨透射电镜照片，从图中可以看出绝大多数的四方相氧化锆粉体的粒径在5～8纳米范围。
实施例3：
将6.865克硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)溶于160毫升去离子水中，硝酸锆摩尔浓度0.1摩尔/升，搅拌5分钟后，再加入3.765克浓度为85％的水合肼(N2H4·H2O)，水合肼摩尔浓度为0.4摩尔/升，搅拌5分钟后，把上述配好的溶液放入高压釜的聚四氟乙烯内衬里，内衬容积为200毫升，控制填充度为80％。该溶液在200℃下处理24小时，把处理好的溶液离心和干燥，获得粒径约为10纳米的四方相氧化锆纳米粉体。图6是该氧化锆纳米粉体的XRD图谱，该图谱与四方相氧化锆的标准卡片(JCPDS no.79-1771)完全吻合，XRD图谱中的一些小峰是少量单斜相氧化锆的峰。图7是该四方相氧化锆的透射电镜照片，从图中可以看出绝大多数的四方相氧化锆粉体的粒径约为10纳米。
比较例1：
将2.746克硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)溶于160毫升去离子水中，硝酸锆摩尔浓度0.04摩尔/升，搅拌5分钟后，再加入1.024克氢氧化钠(NaOH)，水合肼摩尔浓度为0.16摩尔/升，搅拌5分钟后，把上述配好的溶液放入高压釜的聚四氟乙烯内衬里，内衬容积为200毫升，控制填充度为80％。该溶液在150℃下处理24小时，把处理好的溶液离心和干燥，获得单斜相氧化锆纳米粉体。图8是该氧化锆纳米粉体的XRD图谱，该图谱与单斜相氧化锆的标准卡片(JCPDS no.01-0750)完全吻合。

Claims (2)

1. 一种四方相氧化锆纳米粉体的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：
1)将锆盐溶于水中，控制溶液的摩尔浓度为0.04～0.1摩尔/升，搅拌；
2)再在上述溶液中加入摩尔数为锆盐4～10倍的水合肼，继续搅拌；
3)将最终配好的溶液放入高压釜中，填充度为80～90％，在120～200℃温度范围内水热处理10～100小时；
4)将水热处理后的溶液离心、干燥，就得到了四方相氧化锆纳米粉体。
2. 根据权利要求1所述的一种四方相氧化锆纳米粉体的制备方法，其特征在于：所述的锆盐为硝酸锆或二氯氧锆，所述的水合肼为碱性矿化剂，实现了超小粒径的四方相氧化锆纳米粉体的水热合成，粉体粒径为4～10纳米。
CNB2006100539239A 2006-10-23 2006-10-23 一种四方相氧化锆纳米粉体的制备方法 Expired - Fee Related CN100417599C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100539239A CN100417599C (zh) 2006-10-23 2006-10-23 一种四方相氧化锆纳米粉体的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100539239A CN100417599C (zh) 2006-10-23 2006-10-23 一种四方相氧化锆纳米粉体的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1935670A CN1935670A (zh) 2007-03-28
CN100417599C true CN100417599C (zh) 2008-09-10

Family

ID=37953446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006100539239A Expired - Fee Related CN100417599C (zh) 2006-10-23 2006-10-23 一种四方相氧化锆纳米粉体的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100417599C (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102107131A (zh) * 2011-01-12 2011-06-29 乔元彪 生物基锆盐纳米颗粒材料的制备方法
CN108059186A (zh) * 2017-12-25 2018-05-22 山东磊宝锆业科技股份有限公司 以固体废锆为原料水热法制备氧化锆粉体的方法
CN110102291B (zh) * 2019-05-15 2021-04-23 北京化工大学 一种锰氧化物/氧化锆复合物催化剂及其制备方法与应用
CN110803926B (zh) * 2019-11-07 2022-02-11 兰州工业学院 微掺杂高表面积纳米二氧化锆粉末的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4619817A (en) * 1985-03-27 1986-10-28 Battelle Memorial Institute Hydrothermal method for producing stabilized zirconia
CN1136016A (zh) * 1996-04-11 1996-11-20 上海跃龙有色金属有限公司 大比表面积稀土氧化物及其制备方法
CN1524794A (zh) * 2003-02-28 2004-09-01 中国石油化工股份有限公司 一种氧化锆的水热合成方法
CN1556042A (zh) * 2003-12-30 2004-12-22 同济大学 一种纳米铈锆复合氧化物的制备方法及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4619817A (en) * 1985-03-27 1986-10-28 Battelle Memorial Institute Hydrothermal method for producing stabilized zirconia
CN1136016A (zh) * 1996-04-11 1996-11-20 上海跃龙有色金属有限公司 大比表面积稀土氧化物及其制备方法
CN1524794A (zh) * 2003-02-28 2004-09-01 中国石油化工股份有限公司 一种氧化锆的水热合成方法
CN1556042A (zh) * 2003-12-30 2004-12-22 同济大学 一种纳米铈锆复合氧化物的制备方法及应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
低温水热合成四方相纳米二氧化锆. 高龙柱等.化工学报，第56卷第3期. 2005
低温水热合成四方相纳米二氧化锆. 高龙柱等.化工学报，第56卷第3期. 2005 *
纳米铈锆复合氧化物的制备及表征. 吴介达等.同济大学学报，第31卷第9期. 2003
纳米铈锆复合氧化物的制备及表征. 吴介达等.同济大学学报，第31卷第9期. 2003 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1935670A (zh) 2007-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Anisotropic Co 3 O 4 porous nanocapsules toward high-capacity Li-ion batteries
Zhou et al. Controllable synthesis of three-dimensional well-defined BiVO4 mesocrystals via a facile additive-free aqueous strategy
CN101962168B (zh) 一种纳米粉体材料的制备方法
CN100462305C (zh) 一种镧系稀土锡酸盐纳米粉体的通用合成方法
CN105384193B (zh) 一种五氧化二铌海胆状纳米微球的制备方法及其作为光催化剂的应用
CN101104557A (zh) 高温热障涂层用纳米稀土锆酸盐陶瓷粉体材料及制备方法
CN101585544B (zh) 一种制备硼酸铝纳米线的方法
CN100417599C (zh) 一种四方相氧化锆纳米粉体的制备方法
Bhanvase et al. Nanomaterials for green energy
CN102126752B (zh) 一种制备四方相氧化锆纳米棒的方法
WO2020119717A1 (zh) 一种中空二氧化铈的制备方法
CN104528799A (zh) 一种镁基稀土六铝酸盐超细粉体的制备方法
CN103373743A (zh) 一种多元醇辅助水热法合成氧化锆纳米粉体的方法
CN103214016A (zh) 一种钇铝石榴石纳米粉体的制备方法
CN100429151C (zh) 一种锡酸镧、锡酸铕或复合锡酸盐纳米粉体的合成方法
Shashikumar et al. Nanoceramics: Fabrication, properties and its applications towards the energy sector
CN108383158B (zh) 一种金属元素掺杂Bi2O3材料的制备方法及其应用
CN101412530B (zh) 利用有机添加剂控制氧化亚铜晶体外部形态的制备方法
CN106316386A (zh) 一种稀土掺杂铋系层状钙钛矿氧化物铁电上转换材料的制备方法
Wang et al. Room-temperature synthesis of MnO 2· 3H 2 O ultrathin nanostructures and their morphological transformation to well-dispersed nanorods
CN101870587B (zh) 一种纳米单斜相氧化锆材料及其合成方法
CN108502924B (zh) 一种金属元素掺杂BiOF材料的制备方法及其应用
Radhika et al. Low temperature chemical precipitation and characterization of ceria based ceramic composite oxide materials
CN100496745C (zh) 线状或棒状多晶Ce0.6Zr0.3Y0.1O2固溶体制备方法
CN105970281A (zh) 一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080910

Termination date: 20111023