CN113135593A - 一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法 - Google Patents
一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113135593A CN113135593A CN202110570536.7A CN202110570536A CN113135593A CN 113135593 A CN113135593 A CN 113135593A CN 202110570536 A CN202110570536 A CN 202110570536A CN 113135593 A CN113135593 A CN 113135593A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrothermal
- solution
- zirconium dioxide
- mixed solution
- preparing high
- 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.)
- Granted
Links
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 14
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 11
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910006213 ZrOCl2 Inorganic materials 0.000 claims description 19
- IPCAPQRVQMIMAN-UHFFFAOYSA-L zirconyl chloride Chemical compound Cl[Zr](Cl)=O IPCAPQRVQMIMAN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 19
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- OVARTBFNCCXQKS-UHFFFAOYSA-N propan-2-one;hydrate Chemical compound O.CC(C)=O OVARTBFNCCXQKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims description 7
- OIWSIWZBQPTDKI-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-methyl-2h-imidazole;hydrobromide Chemical compound [Br-].CCCC[NH+]1CN(C)C=C1 OIWSIWZBQPTDKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZXLOSLWIGFGPIU-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-methyl-1,2-dihydroimidazol-1-ium;acetate Chemical compound CC(O)=O.CCN1CN(C)C=C1 ZXLOSLWIGFGPIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OOPFQTZOUGTFQN-UHFFFAOYSA-N 1-hexyl-3-methyl-1,2-dihydroimidazol-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].CCCCCC[NH+]1CN(C)C=C1 OOPFQTZOUGTFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- -1 1-hydroxyethyl-3-methylimidazole tetrafluoroborate Chemical compound 0.000 claims description 2
- MKFKRDBGTIMGAC-UHFFFAOYSA-N [N+](=O)(O)[O-].CN1CN(C=C1)C Chemical compound [N+](=O)(O)[O-].CN1CN(C=C1)C MKFKRDBGTIMGAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910003130 ZrOCl2·8H2O Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 21
- KAIPKTYOBMEXRR-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-methyl-2h-imidazole Chemical class CCCCN1CN(C)C=C1 KAIPKTYOBMEXRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 4
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 238000000593 microemulsion method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 1
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G25/00—Compounds of zirconium
- C01G25/02—Oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种水热辅助溶胶‑凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,包括:配置ZrOCl2·8H2O溶液,在室温下搅拌加入PEG;加入氨水调节pH至4~10;室温搅拌20~40min,静置60~120min,得到混合液;将混合液转入水热反应釜,90~110℃反应12~36小时,过滤,洗涤,冷冻干燥;将冷冻干燥后的固体在200~300℃下煅烧3~5小时,得到纳米ZrO2粉体。本发明针对现有纳米二氧化锆合成存在粒径一致性差、纯度低及过程复杂等问题,采用水热辅助溶胶‑凝胶方法合成高纯纳米二氧化锆,获得的材料具有粒径小、分布窄、纯度高等特点,该方法具有简单、高效及成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域,具体为一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法。
背景技术
二氧化锆具有优异的耐热、耐腐蚀和可塑性,已成为新材料领域重要的基础原料。除大量应用于耐火材料外,添加有晶型稳定剂的稳定性二氧化锆广泛用于制造压电元件、陶瓷电容器、气敏元件、固体电解质电池、陶瓷内燃机引擎、光学玻璃和二氧化锆纤维及锆催化剂等,是一种颇具发展前途的功能材料之一。
目前,二氧化锆的制备方法主要包括:固相法、沉淀法、水解法、水热法、溶胶-凝胶法、微乳液法及气相法等。以上方法各有优缺点,从目前的制备技术发展特点可以看到开发成本低廉、质量稳定、易于工业化的工艺技术,仍将是今后研究的重点。因此,本发明旨在开发一种简单、高效的合成高纯纳米二氧化锆新方法。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷,并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,包括以下步骤:
步骤一、配置ZrOCl2·8H2O溶液,在室温下搅拌加入PEG;
步骤二、在步骤一的料液中加入氨水调节pH至4~10;室温搅拌20~40min,静置60~120min,得到混合液;
步骤三、将混合液转入水热反应釜,90~110℃反应12~36小时,过滤,洗涤,冷冻干燥;
步骤四、将冷冻干燥后的固体在200~300℃下煅烧3~5小时,得到纳米ZrO2粉体。
优选的是,所述ZrOCl2·8H2O溶液的浓度为0.01~0.6mol/L;所述PEG的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.5~1.5%。
优选的是,所述氨水的质量分数为10~25%;
优选的是,所述步骤二和步骤三之间还包括:在混合液中加入离子液体,超声,然后加入超临界装置中,在温度为160~240℃、12~15MP条件下形成超临界氨对混合液处理3~5min。
优选的是,所述离子液体为溴化1-丁基-3-甲基咪唑、溴化1-己基-3-甲基咪唑、1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1,3-二甲基咪唑硝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐中的任意一种;所述离子液体的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.1~0.3%。
优选的是,所述超声采用加压超声,所述加压超声的压力为1.2~2.2MPa;超声频率为30~50KHz,超声功率为600W~1200W。
优选的是,所述步骤四中,在煅烧之前,将冷冻干燥后的固体粉碎后加入超临界装置中,在温度为350℃~375℃、压力为10MPa~15MPa的超临界丙酮-水体系中浸泡10~15min,泄压后降至室温,并用丙酮冲洗,干燥;所述的超临界丙酮-水体系中丙酮与水的体积比为4:1。
本发明至少包括以下有益效果:本发明针对现有纳米二氧化锆合成存在粒径一致性差、纯度低及过程复杂等问题,采用水热辅助溶胶-凝胶方法合成高纯纳米二氧化锆,获得的材料具有粒径小、分布窄、纯度高等特点,该方法具有简单、高效及成本低等优点。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明:
图1为本发明制备的纳米ZrO2粉体的XRD图。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1~9:
一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,包括以下步骤:
步骤一、配置100mL的ZrOCl2·8H2O溶液,在室温下搅拌加入PEG;所述PEG的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.5%;
步骤二、在步骤一的料液中加入质量分数为10%的氨水调节pH;室温搅拌30min,静置90min,得到混合液;
步骤三、将混合液转入水热反应釜,100℃反应24小时,过滤,用50℃的去离子水洗涤3次,冷冻干燥;
步骤四、将冷冻干燥后的固体在250℃下煅烧4小时,得到纳米ZrO2粉体;
其中实施例1~9的具体工艺参数见表1;
表1
实施例10:
一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,包括以下步骤:
步骤一、配置100mL 0.4mol/L的ZrOCl2·8H2O溶液,在室温下搅拌加入PEG;所述PEG的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.5%;
步骤二、在步骤一的料液中加入质量分数为10%的氨水调节pH至4;室温搅拌30min,静置90min,得到混合液;在混合液中加入溴化1-丁基-3-甲基咪唑,超声,然后加入超临界装置中,在温度为180℃、15MP条件下形成超临界氨对混合液处理4min;所述溴化1-丁基-3-甲基咪唑的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.2%;所述超声采用加压超声,所述加压超声的压力为1.2MPa;超声频率为35KHz,超声功率为600W;通过形成的超临界氨作为反应的催化剂,可以更加有利于反应的进行,并且通过加入离子液体实现对氧化锆粒径的控制,使物料分散更均匀,制备的氧化锆粒径更小,纯度更高;
步骤三、将混合液转入水热反应釜,100℃反应24小时,过滤,用50℃的去离子水洗涤3次,冷冻干燥;
步骤四、将冷冻干燥后的固体在250℃下煅烧4小时,得到纳米ZrO2粉体;
实施例11:
一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,包括以下步骤:
步骤一、配置100mL 0.4mol/L的ZrOCl2·8H2O溶液,在室温下搅拌加入PEG;所述PEG的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.5%;
步骤二、在步骤一的料液中加入质量分数为10%的氨水调节pH至7;室温搅拌30min,静置90min,得到混合液;在混合液中加入溴化1-丁基-3-甲基咪唑,超声,然后加入超临界装置中,在温度为180℃、15MP条件下形成超临界氨对混合液处理4min;所述溴化1-丁基-3-甲基咪唑的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.2%;所述超声采用加压超声,所述加压超声的压力为1.2MPa;超声频率为35KHz,超声功率为600W;
步骤三、将混合液转入水热反应釜,100℃反应24小时,过滤,用50℃的去离子水洗涤3次,冷冻干燥;
步骤四、将冷冻干燥后的固体在250℃下煅烧4小时,得到纳米ZrO2粉体;
实施例12:
一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,包括以下步骤:
步骤一、配置100mL 0.4mol/L的ZrOCl2·8H2O溶液,在室温下搅拌加入PEG;所述PEG的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.5%;
步骤二、在步骤一的料液中加入质量分数为10%的氨水调节pH至10;室温搅拌30min,静置90min,得到混合液;在混合液中加入溴化1-丁基-3-甲基咪唑,超声,然后加入超临界装置中,在温度为180℃、15MP条件下形成超临界氨对混合液处理4min;所述溴化1-丁基-3-甲基咪唑的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.2%;所述超声采用加压超声,所述加压超声的压力为1.2MPa;超声频率为35KHz,超声功率为600W;
步骤三、将混合液转入水热反应釜,100℃反应24小时,过滤,用50℃的去离子水洗涤3次,冷冻干燥;
步骤四、将冷冻干燥后的固体在250℃下煅烧4小时,得到纳米ZrO2粉体;
实施例13:
一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,包括以下步骤:
步骤一、配置100mL 0.4mol/L的ZrOCl2·8H2O溶液,在室温下搅拌加入PEG;所述PEG的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.5%;
步骤二、在步骤一的料液中加入质量分数为10%的氨水调节pH至4;室温搅拌30min,静置90min,得到混合液;在混合液中加入溴化1-丁基-3-甲基咪唑,超声,然后加入超临界装置中,在温度为180℃、15MP条件下形成超临界氨对混合液处理4min;所述溴化1-丁基-3-甲基咪唑的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.2%;所述超声采用加压超声,所述加压超声的压力为1.2MPa;超声频率为35KHz,超声功率为600W;
步骤三、将混合液转入水热反应釜,100℃反应24小时,过滤,用50℃的去离子水洗涤3次,冷冻干燥;
步骤四、将冷冻干燥后的固体粉碎后加入超临界装置中,在温度为360℃、压力为12MPa的超临界丙酮-水体系中浸泡15min,泄压后降至室温,并用丙酮冲洗,干燥将干燥后的固体在250℃下煅烧4小时,得到纳米ZrO2粉体;所述的超临界丙酮-水体系中丙酮与水的体积比为4:1;通过在超临界丙酮-水体系中浸泡,可以将反应中的杂质进行去除,减少在煅烧过程中物料的团聚,制备的氧化锆粒径更小,纯度更高;
实施例14:
一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,包括以下步骤:
步骤一、配置100mL 0.4mol/L的ZrOCl2·8H2O溶液,在室温下搅拌加入PEG;所述PEG的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.5%;
步骤二、在步骤一的料液中加入质量分数为10%的氨水调节pH至7;室温搅拌30min,静置90min,得到混合液;在混合液中加入溴化1-丁基-3-甲基咪唑,超声,然后加入超临界装置中,在温度为180℃、15MP条件下形成超临界氨对混合液处理4min;所述溴化1-丁基-3-甲基咪唑的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.2%;所述超声采用加压超声,所述加压超声的压力为1.2MPa;超声频率为35KHz,超声功率为600W;
步骤三、将混合液转入水热反应釜,100℃反应24小时,过滤,用50℃的去离子水洗涤3次,冷冻干燥;
步骤四、将冷冻干燥后的固体粉碎后加入超临界装置中,在温度为360℃、压力为12MPa的超临界丙酮-水体系中浸泡15min,泄压后降至室温,并用丙酮冲洗,干燥将干燥后的固体在250℃下煅烧4小时,得到纳米ZrO2粉体;所述的超临界丙酮-水体系中丙酮与水的体积比为4:1;
实施例15:
一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,包括以下步骤:
步骤一、配置100mL 0.4mol/L的ZrOCl2·8H2O溶液,在室温下搅拌加入PEG;所述PEG的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.5%;
步骤二、在步骤一的料液中加入质量分数为10%的氨水调节pH至10;室温搅拌30min,静置90min,得到混合液;在混合液中加入溴化1-丁基-3-甲基咪唑,超声,然后加入超临界装置中,在温度为180℃、15MP条件下形成超临界氨对混合液处理4min;所述溴化1-丁基-3-甲基咪唑的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.2%;所述超声采用加压超声,所述加压超声的压力为1.2MPa;超声频率为35KHz,超声功率为600W;
步骤三、将混合液转入水热反应釜,100℃反应24小时,过滤,用50℃的去离子水洗涤3次,冷冻干燥;
步骤四、将冷冻干燥后的固体粉碎后加入超临界装置中,在温度为360℃、压力为12MPa的超临界丙酮-水体系中浸泡15min,泄压后降至室温,并用丙酮冲洗,干燥将干燥后的固体在250℃下煅烧4小时,得到纳米ZrO2粉体;所述的超临界丙酮-水体系中丙酮与水的体积比为4:1;
对比例1~9:
一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,包括以下步骤:
步骤一、配置100mL的ZrOCl2·8H2O溶液,在室温下搅拌加入PEG;所述PEG的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.5%;
步骤二、在步骤一的料液中加入质量分数为10%的氨水调节pH;室温搅拌30min,静置90min,得到混合液,过滤,用50℃的去离子水洗涤3次,冷冻干燥;
步骤三、将冷冻干燥后的固体在250℃下煅烧4小时,得到纳米ZrO2粉体;
其中对比例1~9的具体工艺参数见表1。
对实施例1~15和对比例1~9的纳米ZrO2粉体进行粒度分析;结果如表2和表3所示;可以看出水热处理所制得的粒径小于未水热处理。
表2
表3
对实施例1~15和对比例1~9的纳米ZrO2粉体进行纯度分析;结果如表4和表5所示;可以看出水热处理所制得产品的纯度明显高于未水热处理,表明采用水热辅助溶胶-凝胶法所制备的二氧化锆粉体具有较高纯度。
表4
表5
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、配置ZrOCl2·8H2O溶液,在室温下搅拌加入PEG;
步骤二、在步骤一的料液中加入氨水调节pH至4~10;室温搅拌20~40min,静置60~120min,得到混合液;
步骤三、将混合液转入水热反应釜,90~110℃反应12~36小时,过滤,洗涤,冷冻干燥;
步骤四、将冷冻干燥后的固体在200~300℃下煅烧3~5小时,得到纳米ZrO2粉体。
2.如权利要求1所述的水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,其特征在于,所述ZrOCl2·8H2O溶液的浓度为0.01~0.6mol/L;所述PEG的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.5~1.5%。
3.如权利要求1所述的水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,其特征在于,所述氨水的质量分数为10~25%。
4.如权利要求1所述的水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,其特征在于,所述步骤二和步骤三之间还包括:在混合液中加入离子液体,超声,然后加入超临界装置中,在温度为160~240℃、12~15MP条件下形成超临界氨对混合液处理3~5min。
5.如权利要求4所述的水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,其特征在于,所述离子液体为溴化1-丁基-3-甲基咪唑、溴化1-己基-3-甲基咪唑、1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1,3-二甲基咪唑硝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐中的任意一种;所述离子液体的用量为ZrOCl2·8H2O溶液质量的0.1~0.3%。
6.如权利要求4所述的水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,其特征在于,所述超声采用加压超声,所述加压超声的压力为1.2~2.2MPa;超声频率为30~50KHz,超声功率为600W~1200W。
7.如权利要求1所述的水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法,其特征在于,所述步骤四中,在煅烧之前,将冷冻干燥后的固体粉碎后加入超临界装置中,在温度为350℃~375℃、压力为10MPa~15MPa的超临界丙酮-水体系中浸泡10~15min,泄压后降至室温,并用丙酮冲洗,干燥;所述的超临界丙酮-水体系中丙酮与水的体积比为4:1。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110570536.7A CN113135593B (zh) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | 一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110570536.7A CN113135593B (zh) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | 一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113135593A true CN113135593A (zh) | 2021-07-20 |
CN113135593B CN113135593B (zh) | 2022-01-28 |
Family
ID=76817505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110570536.7A Expired - Fee Related CN113135593B (zh) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | 一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113135593B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115368803A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-11-22 | 安徽新大陆特种涂料有限责任公司 | 一种耐温耐酸内防腐涂料的生产方法 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4880543A (en) * | 1987-08-31 | 1989-11-14 | Aluminum Company Of America | Supercritical fluid chromatography packing material containing alumina |
JPH04342421A (ja) * | 1991-05-21 | 1992-11-27 | Sumitomo Cement Co Ltd | セリア固溶正方晶ジルコニア微粉末の製造方法 |
US6087191A (en) * | 1998-01-22 | 2000-07-11 | International Business Machines Corporation | Method for repairing surface defects |
CN101061570A (zh) * | 2004-11-26 | 2007-10-24 | 波兰商艾蒙诺公司 | 在具有碱金属离子的超临界氨中氮化物单晶的晶种生长 |
WO2008117769A1 (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Dic Corporation | ポリエステル製造用固体酸触媒、その製造方法及びそれを用いるポリエステルの製造方法 |
CN101280962A (zh) * | 2008-04-16 | 2008-10-08 | 张信荣 | 基于超临界二氧化碳循环利用的太阳能或废热供能系统 |
CN102249304A (zh) * | 2010-05-21 | 2011-11-23 | 张永昶 | 一种球形纳米二氧化锆的制备方法 |
CN102502835A (zh) * | 2011-11-07 | 2012-06-20 | 河北联合大学 | 一种钼酸银纳米方晶的制备方法 |
CN102911394A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-02-06 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 多面体低聚倍半硅氧烷—二氧化锆复合气凝胶的制备方法 |
WO2015006161A1 (en) * | 2013-07-10 | 2015-01-15 | Nemeth Karoly | Functionalized boron nitride materials as electroactive species in electrochemical energy storage devices |
WO2015092106A1 (es) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | Universidad De Murcia | Funcionalización de partículas magnéticas mediante sustitución nucleofílica de haluros orgánicos |
CN108675348A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-10-19 | 江苏大学 | 一种制备超细氧化锆粉体的方法 |
CN110586058A (zh) * | 2019-10-10 | 2019-12-20 | 河南科技大学 | 一种纳米二氧化钛/氧化锆复合光催化剂的制备方法 |
-
2021
- 2021-05-25 CN CN202110570536.7A patent/CN113135593B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4880543A (en) * | 1987-08-31 | 1989-11-14 | Aluminum Company Of America | Supercritical fluid chromatography packing material containing alumina |
JPH04342421A (ja) * | 1991-05-21 | 1992-11-27 | Sumitomo Cement Co Ltd | セリア固溶正方晶ジルコニア微粉末の製造方法 |
US6087191A (en) * | 1998-01-22 | 2000-07-11 | International Business Machines Corporation | Method for repairing surface defects |
CN101061570A (zh) * | 2004-11-26 | 2007-10-24 | 波兰商艾蒙诺公司 | 在具有碱金属离子的超临界氨中氮化物单晶的晶种生长 |
WO2008117769A1 (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Dic Corporation | ポリエステル製造用固体酸触媒、その製造方法及びそれを用いるポリエステルの製造方法 |
CN101280962A (zh) * | 2008-04-16 | 2008-10-08 | 张信荣 | 基于超临界二氧化碳循环利用的太阳能或废热供能系统 |
CN102249304A (zh) * | 2010-05-21 | 2011-11-23 | 张永昶 | 一种球形纳米二氧化锆的制备方法 |
CN102502835A (zh) * | 2011-11-07 | 2012-06-20 | 河北联合大学 | 一种钼酸银纳米方晶的制备方法 |
CN102911394A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-02-06 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 多面体低聚倍半硅氧烷—二氧化锆复合气凝胶的制备方法 |
WO2015006161A1 (en) * | 2013-07-10 | 2015-01-15 | Nemeth Karoly | Functionalized boron nitride materials as electroactive species in electrochemical energy storage devices |
WO2015092106A1 (es) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | Universidad De Murcia | Funcionalización de partículas magnéticas mediante sustitución nucleofílica de haluros orgánicos |
CN108675348A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-10-19 | 江苏大学 | 一种制备超细氧化锆粉体的方法 |
CN110586058A (zh) * | 2019-10-10 | 2019-12-20 | 河南科技大学 | 一种纳米二氧化钛/氧化锆复合光催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (7)
Title |
---|
AHMAD MASUDI ET AL.: "Zirconia-Based Nanocatalysts in Heavy Oil Upgrading: A Mini Review", 《ENERGY FUELS》 * |
FENG, Z ET AL.: "Optimization of the Amount and Molecular Weight of Dispersing Agent PEG During the Co-Precipitation Preparation of Nano-Crystalline C-YSZ Powder", 《JOURNAL OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY》 * |
TOSHIMA, T ET AL.: "Low-temperature synthesis of BaTaO2N by an ammonothermal method", 《JOURNAL OF THE CERAMIC SOCIETY OF JAPAN》 * |
孟皓: "离子液体改性纳米二氧化钛及其在蛋白质分离和光催化降解中的应用研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
安琴友: "纳米晶氧化锆粉体制备与晶体缺陷研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
李梦萱等: "水热法制备纳米ZrO2粉体的条件", 《哈尔滨理工大学学报》 * |
马丽春: "碳纤维表面化学修饰及其复合材料界面性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115368803A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-11-22 | 安徽新大陆特种涂料有限责任公司 | 一种耐温耐酸内防腐涂料的生产方法 |
CN115368803B (zh) * | 2022-09-06 | 2023-07-18 | 安徽新大陆特种涂料有限责任公司 | 一种耐温耐酸内防腐涂料的生产方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113135593B (zh) | 2022-01-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Xu et al. | Preparation and characterization of spherical cellulose nanocrystals with high purity by the composite enzymolysis of pulp fibers | |
CN109721357A (zh) | 一种单分散粒度可控的纳米钇稳定的氧化锆粉末及其制备方法和应用 | |
CN103626492B (zh) | 用于固体氧化物燃料电池中的氧化钪稳定的氧化锆粉体 | |
CN104211114B (zh) | 纳米稳定氧化锆粉体的制备方法 | |
CN113135593B (zh) | 一种水热辅助溶胶-凝胶法制备高纯纳米二氧化锆的方法 | |
CN105618021B (zh) | 一种h2o2改性的锐钛矿/金红石二氧化钛纳米晶体复合材料 | |
CN108546118A (zh) | 一种氧化钇稳定氧化锆粉体及其制备方法和陶瓷 | |
CN104386700B (zh) | 一种制备介孔二氧化硅微球的方法 | |
CN104894636B (zh) | 八钛酸钾晶须的制备方法 | |
CN102079544B (zh) | 氧化铁纳米粉体的快速合成方法 | |
CN109574070A (zh) | 一种鳞片状二氧化钛纳米棒阵列材料的简易制备方法 | |
CN109678500A (zh) | 钇稳定氧化锆陶瓷粉末及其制备方法和应用 | |
CN108675336A (zh) | 微波与超声波双外场协同辅助液相合成稀土氧化物纳米球的方法 | |
CN110015889A (zh) | 一种zta陶瓷材料制备方法及其制备的材料 | |
CN110078120A (zh) | 一种基于超临界分散焙烧的氧化钇稳定氧化锆粉体的制备方法 | |
CN108083334A (zh) | 一种单分散球形纳米二氧化锆粉体材料的制备方法 | |
CN110357153B (zh) | 工业偏钛酸水热制备高纯二氧化钛的方法 | |
CN110040774B (zh) | 利用偏钛酸制备纳米二氧化钛的方法 | |
CN1260134C (zh) | 一种制备氧化锆超细粉末的方法 | |
CN103771513A (zh) | 一种高分散纳米氧化锆粉体的制备方法 | |
CN107056293A (zh) | Fe2O3掺杂PHT‑PNN压电陶瓷的制备方法 | |
CN103693689B (zh) | 利用种晶法在油水界面间合成纳米t-ZrO2颗粒的方法 | |
CN107892326B (zh) | 金红石相TiO2纳米棒组装体的制备方法及产品 | |
CN104477983A (zh) | 阶层多孔二氧化钛块体的制备方法 | |
CN105217681A (zh) | 一种通过调节反应温度制备不同晶型纳米二氧化铪颗粒的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220128 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |