TWI468348B - 氧化鋯奈米顆粒及其水溶膠與製備氧化鋯奈米顆粒之組合物及方法 - Google Patents

氧化鋯奈米顆粒及其水溶膠與製備氧化鋯奈米顆粒之組合物及方法

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Description

氧化鋯奈米顆粒及其水溶膠與製備氧化鋯奈米顆粒之組合物及方法
本發明係關於奈米材料；特定言之，本發明係關於一種氧化鋯奈米顆粒及其水溶膠與製備該氧化鋯奈米顆粒之組合物及方法。
氧化鋯是一種耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、具有良好的光學、熱學、電學和機械性能的無機非金屬材料，其於常溫下為絕緣體，高溫下則具備固體電解質的特性。氧化鋯由於其分子結構特殊，故具一定的催化作用。此外，氧化鋯奈米顆粒因兼具高比表面積及物理與化學穩定性好等特點，故被廣泛應用於陶瓷、橡膠、塗料、日用化工、催化等方面。再者，氧化鋯因具高折射率，故可添加到有機基質中，提高有機基質的折射率，或者可供製作具高反射率的奈米粒子薄膜。氧化鋯粒子通常以溶膠型態使用，故於應用時，必須確保氧化鋯奈米粒子之高度分散性以避免團聚體形成，造成溶膠成分不均，進而影響所應用之產品的穩定性。
目前氧化鋯奈米顆粒的製備方法主要可分為物理方法和化學方法，前者如高溫噴霧熱解法、噴霧感應耦合等離子體法、以及冷凍乾燥法等，後者如水解法、沉澱法、溶膠-凝膠法、水熱法、微乳液法、低溫陳化法(ageing at low temperature)、以及化學氣相沉積法等。相較於對技術與材質要求嚴苛且成本較高之物理方法，化學方法(如溶膠-凝膠法、沉澱法等)因生產工藝簡單、成本低廉，因而成為目前生產奈米材料的主要方法。然而，以習知化學方法生產氧化鋯奈米顆粒時(尤其在高溫灼燒或乾燥脫水過程中)，普遍存在奈米顆粒團聚的問題，難以得到單一分散的奈米顆粒，因而往往無法充分發揮奈米材料之比表面積大的優勢。因此，奈米顆粒的「團聚」現象實為當前制約奈米材料發展的嚴重障礙之一。
本發明提供一種氧化鋯奈米顆粒及其製備方法，本發明之氧化鋯奈米顆粒之顆粒大小均勻且顆粒表面含有羧酸根，可直接分散到水中形成均勻、穩定且透明的氧化鋯奈米顆粒水溶膠，具有很好的單分散性(monodispersity)。本發明不僅解決了傳統氧化鋯奈米顆粒製備方法所造成之顆粒團聚的問題，且方法簡單易行，於製備氧化鋯奈米顆粒水溶膠時，可不添加分散劑或穩定劑。
本發明之一目的在於提供一種用以製備氧化鋯奈米顆粒的組合物，其係包含：一水溶性鋯鹽；一氫氧離子供應劑；一羧酸根供應劑；以及水，其中，該水溶性鋯鹽提供鋯離子，該鋯離子之當量濃度為0.2 N至2.0 N，該氫氧離子供應劑提供氫氧離子，該氫氧離子之當量濃度為0.2 N至3.0 N，以及該羧酸根供應劑提供羧酸根，該羧酸根之當量濃度為0.02 N至1.0 N。
本發明之另一目的在於提供一種製備氧化鋯奈米顆粒的方法，其係包含：將一水溶性鋯鹽、一氫氧離子供應劑及一羧酸根供應劑溶於水中以形成一水溶液，其中該水溶性鋯鹽提供鋯離子，該鋯離子之當量濃度為0.2 N至2.0 N，該氫氧離子供應劑提供氫氧離子，該氫氧離子之當量濃度為0.2 N至3.0 N，以及該羧酸根供應劑提供羧酸根，該羧酸根之當量濃度為0.02 N至1.0 N；使該水溶液在約120℃至約180℃之溫度下進行水熱反應，歷時約1小時至約20小時，以提供一產物溶液；對該產物溶液進行一離心步驟，以獲得一固形分；以及洗滌該固形分，隨後乾燥該固形分，以獲得該氧化鋯奈米顆粒。
本發明之又一目的在於提供一種製備氧化鋯奈米顆粒水溶膠的方法，其係包含：將一水溶性鋯鹽、一氫氧離子供應劑及一羧酸根供應劑溶於水中以形成一水溶液，其中該羧酸根係選自以下群組：羧酸類、羧酸鹽類、及前述之任意組合，且該水溶性鋯鹽提供鋯離子，該鋯離子之當量濃度為0.2 N至2.0 N，該氫氧離子供應劑提供氫氧離子，該氫氧離子之當量濃度為0.2 N至3.0 N，以及該羧酸根供應劑提供羧酸根，該羧酸根之當量濃度為0.02 N至1.0 N；使該水溶液在約120℃至約180℃之溫度下進行水熱反應，歷時約1小時至約20小時，以提供一產物溶液；對該產物溶液進行一離心步驟，以獲得一固形分；洗滌該固形分，隨後乾燥該固形分，以獲得氧化鋯奈米顆粒；以及將該氧化鋯奈米顆粒分散至水中，以獲得該氧化鋯奈米顆粒水溶膠。
本發明之又一目的在於提供一種氧化鋯奈米顆粒，其係藉由將一水溶性鋯鹽、一氫氧離子供應劑及一羧酸根供應劑溶於水中以形成水溶液，再將該水溶液於約120℃至約180℃之溫度下進行水熱反應，歷時約1小時至約20小時所形成，其中，於該水溶液中，該水溶性鋯鹽提供鋯離子，該鋯離子之當量濃度為0.2 N至2.0 N，該氫氧離子供應劑提供氫氧離子，該氫氧離子之當量濃度為0.2 N至3.0 N，以及該羧酸根供應劑提供羧酸根，該羧酸根之當量濃度為0.02 N至1.0 N。
本發明之再一目的在於提供一種氧化鋯奈米顆粒水溶膠，其係包含上述之氧化鋯奈米顆粒及水。
為讓本發明之上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以部分具體實施態樣進行詳細說明。
以下將具體地描述根據本發明之部分具體實施態樣；惟，在不背離本發明之精神下，本發明尚可以多種不同形式之態樣來實踐，不應將本發明保護範圍解釋為限於說明書所陳述者。此外，除非文中有另外說明，於本說明書中(尤其是在後述專利申請範圍中)所使用之「一」、「該」及類似用語應理解為包含單數及複數形式。此外，在本說明書中，「當量濃度(normality)」係指每升溶液中所含溶質的克當量數，以符號「N」表示，以鋯鹽之當量濃度為例：
鋯離子之當量濃度(N)=鋯離子之當量數/溶液之公升數
鋯離子之當量數=鋯鹽之質量/鋯離子之克當量
鋯離子之克當量=鋯鹽之分子量/4(鋯鹽之價數)
本發明提供一種用以製備氧化鋯奈米顆粒的組合物，該組合物可透過水熱反應來形成氧化鋯奈米顆粒，由此製得之氧化鋯奈米顆粒之顆粒尺寸均勻，且顆粒表面含有羧酸根(carboxyl)，具有很好的單分散性，可直接分散到水中形成均勻、穩定且透明的氧化鋯奈米顆粒水溶膠。
特定言之，本發明之用以製備氧化鋯奈米顆粒的組合物，係包含一水溶性鋯鹽、一氫氧離子供應劑、一羧酸根供應劑及水，其中，該水溶性鋯鹽提供鋯離子，該鋯離子之當量濃度為0.2 N至2.0 N，該氫氧離子供應劑提供氫氧離子，該氫氧離子之當量濃度為0.2 N至3.0 N，以及該羧酸根供應劑提供羧酸根，該羧酸根之當量濃度為0.02 N至1.0 N。須說明者，此處所指之「以可供應之氫氧離子計」係指，所添加之氫氧離子供應劑所能提供之最大氫氧離子總量，舉例言之，當採用尿素作為氫氧離子供應劑時，尿素會在水中緩慢水解產生氨，氨與水反應進而提供所需之氫氧離子，此時，氫氧離子供應劑之濃度應以尿素完全水解後所能提供之氫氧離子計。
於本發明之用以製備氧化鋯奈米顆粒的組合物中，水溶性鋯鹽可為任何可溶於水之鋯鹽，氫氧離子供應劑可為任何可提供氫氧離子之化學物質，且羧酸根供應劑之種類亦無特殊限制。舉例言之，水溶性鋯鹽可選自以下群組：硫酸鋯(Zr(SO4 )2 )、氯化鋯(ZrCl4 )、氯氧化鋯(ZrOCl2 )、硝酸鋯(Zr(NO3 )4 )中及前述之任意組合；氫氧離子供應劑可選自以下群組：無機鹼、銨鹽、尿素(Urea)及前述之任意組合，其中無機鹼可例如為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀或前述之任意組合，銨鹽可例如為碳酸氫銨、碳酸銨或前述之任意組合；以及羧酸根供應劑可選自以下群組：羧酸類、羧酸鹽類、及前述之任意組合，較佳地，羧酸根供應劑係選自以下群組：草酸(oxalic acid)、檸檬酸(citric acid)、磷酸(phosphoric acid)、丙二酸(malonic acid)、酒石酸(tartaric acid)、順丁烯二酸)、己二酸(adipic acid)及前述之任意組合。其中，為提供合宜之氧化鋯奈米顆粒產率，在使用「羧酸類」作為羧酸根供應劑時，氫氧離子供應劑之當量濃度(以可供應之氫氧離子計)應至少大於羧酸根供應劑(以羧酸根計)之當量濃度，且較佳不小於水溶性鋯鹽(以鋯離子計)之當量濃度與羧酸根供應劑(以羧酸根計)之當量濃度之和。於本發明之部分具體實施態樣中，係以氯氧化鋯、硫酸鋯或硝酸鋯為水溶性鋯鹽；以尿素、氫氧化鈉或氨水為氫氧離子供應劑；且以檸檬酸、己二酸、丙二酸或順丁烯二酸為羧酸根供應劑。
本發明用以製備氧化鋯奈米顆粒的組合物可透過水熱反應，來製得具備良好單分散性之氧化鋯奈米顆粒。因此，本發明另提供一種製備氧化鋯奈米顆粒的方法，其係包含將水溶性鋯鹽、氫氧離子供應劑和羧酸根供應劑溶於水中，以提供一水溶液，其中，該水溶性鋯鹽提供鋯離子，該鋯離子之當量濃度為0.2 N至2.0 N，該氫氧離子供應劑提供氫氧離子，該氫氧離子之當量濃度為0.2 N至3.0 N，以及該羧酸根供應劑提供羧酸根，該羧酸根之當量濃度為0.02 N至1.0 N；隨後對該水溶液進行水熱反應，以提供一產物溶液；去除該產物溶液之溶劑部分(此可例如透過一離心步驟完成)，以獲得一固形分；以及重複洗滌該固形分並隨後乾燥之，以獲得氧化鋯奈米顆粒。
於不受理論限制之前提下，發明人認為，於本發明方法所涉之水熱反應中，水溶性鋯鹽係提供鋯離子，氫氧離子供應劑則提供氫氧根離子。其中，氫氧根離子除可使羧酸根供應劑解離出羧酸根以外，也會與鋯離子形成氧化鋯沉澱。所解離出之羧酸根則可與鋯離子形成錯合物，從而使得溶液中的游離態鋯離子保持在一個較低的濃度，避免因鋯離子濃度太高而導致所形成的氧化鋯顆粒尺寸太大的情形。隨著水熱反應的進行，溶液中的游離態鋯離子與氫氧根離子形成氧化鋯沉澱，游離態鋯離子濃度下降，羧酸根與鋯離子形成的錯合物隨即解離並釋放出游離態鋯離子，以繼續和氫氧離子供應劑所提供之氫氧根離子反應形成氧化鋯沉澱。最後，在鋯離子與氫氧根離子形成氧化鋯沉澱後，羧酸根會吸附在氧化鋯顆粒表面，使得形成的氧化鋯奈米顆粒表面含有羧酸根。
上述水熱反應係在一密閉環境(如一水熱反應釜)中於高溫下進行，咸信可透過控制水熱反應時間的長短及溫度來控制所生成的氧化鋯奈米顆粒的尺寸。特定言之，對相同組合物組成而言，在水熱反應溫度固定之情況下，水熱反應時間越長，生成的氧化鋯奈米顆粒尺寸越大；或者，在水熱反應時間固定之情況下，水熱反應的溫度越高，生成的氧化鋯奈米顆粒尺寸越大。此外，經發現，當所欲之氧化鋯奈米顆粒粒徑越小(比表面積越大且於溶劑中之分散性越佳)，則使用水熱反應製備氧化鋯奈米顆粒的產率也越低，因此，為了維持合宜之產率，通常係控制水熱反應時間的長短及溫度至氧化鋯奈米顆粒的平均粒徑為約20奈米至約50奈米之間。於本發明之部分具體實施態樣中，係控制水熱反應之溫度為約120℃至約180℃，以及控制水熱反應時間為約1小時至約20小時，由此製得之氧化鋯奈米顆粒的平均粒徑係小於50奈米。
本發明之用以製備氧化鋯奈米顆粒的組合物經水熱反應後可獲得一含氧化鋯奈米顆粒的產物溶液，隨後去除溶劑(此可透過如離心機來進行)以獲得氧化鋯奈米顆粒的粗產物。之後，再以如水或乙醇清洗該粗產物，隨後乾燥之，即可獲得氧化鋯奈米顆粒。
因此，本發明另提供一種由上述方法所製得之氧化鋯奈米顆粒。在例如將奈米顆粒分散到聚合物中以形成複合材料的應用當中，奈米顆粒之粒徑的均勻性會影響到所形成之複合材料之性能的穩定性，惟有粒徑均勻的奈米顆粒才能確保各批次之複合材料均具有同樣的性能。因此，氧化鋯奈米顆粒的粒徑均勻性對於其應用實有著非常重要的意義。本發明所提供之氧化鋯奈米顆粒的顆粒大小非常均勻(粒徑分佈範圍較窄)，因此，在實際應用時，能提供品質穩定的產品。於本發明之部分具體實施態樣中，所提供氧化鋯奈米顆粒的多分散係數(polydispersity)(Dv/Dn)值為約1.0至約1.05，其中，Dv為體積平均粒徑，Dn為數量平均粒徑。
本發明之氧化鋯奈米顆粒的顆粒表面之羧酸根使得氧化鋯奈米顆粒具有親水的特性，且易於在水等極性溶劑中分散形成分散液溶膠，具備優異的單分散性。另一方面，本發明氧化鋯奈米顆粒表面的羧酸根可與含羥基、氨基等基團的化合物反應形成共價鍵，使顆粒具有進一步接枝改性的可能，大大提升氧化鋯奈米顆粒之應用性。舉例言之，本領域技藝人士基於本身之專業知識且基於本說明書之敎導，可透過表面化學修飾(如疏水修飾)，將本發明氧化鋯奈米顆粒分散到有機溶劑中形成氧化鋯奈米顆粒有機溶膠。
本發明之氧化鋯奈米顆粒具備良好單分散性，能輕易均勻分散於水中，形成均勻、穩定、透明的氧化鋯奈米顆粒水溶膠。因此，本發明另提供一種製備氧化鋯奈米顆粒水溶膠之方法及由此製得之水溶膠。本發明之製備氧化鋯奈米顆粒水溶膠之方法簡單易行，直接將本發明氧化鋯奈米顆粒加入水中緩慢攪拌即可，不需要添加使用任何分散劑或表面活性劑，也不需要利用例如超聲波或額外研磨等機械分散方式，即可得到均勻、穩定、透明的氧化鋯奈米顆粒水溶膠。本發明之氧化鋯奈米顆粒水溶膠具有明顯的丁達爾效應(Tyndall effect)，在室溫及靜止狀態下可穩定保存一個月以上(即氧化鋯奈米顆粒不發生團聚)。
茲以下列具體實施態樣以進一步例示說明本發明，其中，實施例中所採用之量測儀器及方法分別如下：
[紅外線光譜分析]
採用Nicolet 380 FT-IR紅外光譜儀進行分析。
[多分散係數分析]
將氧化鋯奈米顆粒水溶膠之質量濃度稀釋至0.5%，接著使用粒徑分佈測定裝置(Malvern Nano ZS)及鐳射動態光散射法(dynamic light scattering method)測定氧化鋯奈米顆粒水溶膠之體積平均粒徑Dv和數量平均粒徑Dn及多分散係數(Dv/Dn)。
[產率分析]
以所添加之鋯鹽中所含「Zr4+ 」的量按以下化學反應關係完全轉化成ZrO2 時的ZrO2 質量作為理想質量：
Zr4+ +4OH- →Zr(OH)4
Zr(OH)4 →ZrO2 +H2 O
ZrO2 的產率=(實際生成的ZrO2 的質量/ZrO2 的理想質量)×100%。
實施例
[製備氧化鋯奈米顆粒]
<實施例1>
將0.8公克ZrOCl2 (鋯離子當量數為0.0182)、1.6克尿素(以可供應之氫氧離子計當量數為0.0267)、0.4克檸檬酸(羧酸根當量數為0.0021)及25克去離子水混合均勻以獲得一混合物，混合物之總體積約為0.0278公升，其中鋯離子、氫氧離子及羧酸根之濃度依序分別為0.655N、0.960N及0.076N，將該混合物置於40毫升的水熱釜中，在180℃之溫度下反應10小時，獲得一產物溶液，取出該產物溶液並離心去除溶劑成分，得到一白色沉澱物，將該白色沉澱物以乙醇反覆洗滌數次後乾燥，獲得數量平均粒徑Dn為約30奈米之氧化鋯奈米顆粒1，產率為64%。
<實施例2>
以與實施例1相同之方式製備氧化鋯奈米顆粒2，惟調整混合物之組成為1.3克Zr(SO4 )2 (鋯離子當量數為0.0182)、1.5克氫氧化鈉(以可供應之氫氧離子計當量數為0.0375)、0.3克己二酸(羧酸根當量數為0.0042)及25克之去離子水，混合物之總體積約為0.0281公升，並調整反應溫度為120℃反應12小時，其中鋯離子、氫氧離子及羧酸根之濃度依序分別為0.648N、1.335N及0.149N。所製得之氧化鋯奈米顆粒2之數量平均粒徑Dn為約24奈米，產率為60%。
<實施例3>
以與實施例1相同之方式製備氧化鋯奈米顆粒3，惟調整混合物之組成為1.5克Zr(NO3 )4 (鋯離子當量數為0.0182)、5.0克氨水(28重量%，以可供應之氫氧離子計當量數為0.0400)、0.3克丙二酸(羧酸根當量數為0.0058)及25克之去離子水，混合物之總體積約為0.0318公升，其中鋯離子、氫氧離子及羧酸根之濃度依序分別為0.572N、1.258N及0.182N。所製得之氧化鋯奈米顆粒3之數量平均粒徑Dn為約25奈米，產率為45%。
<實施例4>
以與實施例1相同之方式製備氧化鋯奈米顆粒4，惟調整混合物之組成為0.8克ZrOCl2 (鋯離子當量數為0.0182)、1.6克尿素(以可供應之氫氧離子計當量數為0.0267)、0.3克順丁烯二酸(羧酸根當量數為0.0052)及25克之去離子水，混合物之總體積約為0.0277公升，並調整反應溫度為150℃及反應時間為20小時，其中鋯離子、氫氧離子及羧酸根之濃度依序分別為0.657N、0.964N及0.188N。所製得之氧化鋯奈米顆粒4之數量平均粒徑Dn為約45奈米，產率為85%。
<實施例5>
以與實施例1相同之方式製備氧化鋯奈米顆粒5，惟調整反應時間為18小時。所製得之氧化鋯奈米顆粒5之數量平均粒徑Dn為約50奈米，產率為87%。
<實施例6>
以與實施例1相同之方式製備氧化鋯奈米顆粒6，惟調整反應溫度為150℃並反應12小時。所製得之氧化鋯奈米顆粒6之數量平均粒徑Dn為約50奈米，產率為63%。
由實施例1與實施例5之比較可知，在其他條件相同之情況下，可以利用調整水熱反應之反應時間長短(實施例1為12小時；實施例5為18小時)來調整所製得之奈米氧化鋯顆粒的粒徑大小。
[紅外線光譜分析]
分別對實施例1至4所製得之氧化鋯奈米顆粒1、氧化鋯奈米顆粒2、氧化鋯奈米顆粒3及氧化鋯奈米顆粒4進行紅外線光譜分析，結果分別如第1圖、第2圖、第3圖及第4圖所示。從第1圖至第4圖中可以看出，在約1700/cm-1 至約1725/cm-1 處均存在羧酸根之碳氧雙鍵的特徵吸收峰，可見氧化鋯奈米顆粒1至4之顆粒表面均存在羧酸根。
[製備氧化鋯奈米顆粒水溶膠]
分別將氧化鋯奈米顆粒1、氧化鋯奈米顆粒2、氧化鋯奈米顆粒3及氧化鋯奈米顆粒4添加至去離子水中，以分別製備氧化鋯奈米顆粒水溶膠1、氧化鋯奈米顆粒水溶膠2、氧化鋯奈米顆粒水溶膠3及氧化鋯奈米顆粒水溶膠4，各水溶膠中氧化鋯奈米顆粒之添加量係使得氧化鋯奈米顆粒水溶膠之質量濃度為約8%。
由氧化鋯奈米顆粒水溶膠1之照片(附件一)可看出本發明之氧化鋯奈米顆粒水溶膠非常均勻、穩定且透明。
[透射式電子顯微鏡觀測]
分別以電子顯微鏡觀察氧化鋯奈米顆粒水溶膠1、氧化鋯奈米顆粒水溶膠2、氧化鋯奈米顆粒水溶膠3及氧化鋯奈米顆粒水溶膠4，結果分別如第5圖、第6圖、第7圖及第8圖所示(電子顯微鏡照片的尺規為50奈米)，由圖可以看出氧化鋯奈米顆粒水溶膠中的氧化鋯奈米顆粒的平均粒徑係小於50奈米。
[氧化鋯奈米顆粒均勻度測試]
分別量測氧化鋯奈米顆粒水溶膠1、氧化鋯奈米顆粒水溶膠2、氧化鋯奈米顆粒水溶膠3及氧化鋯奈米顆粒水溶膠4之體積平均粒徑(Dv)、數量平均粒徑(Dn)及多分散係數(Dv/Dn)，並將結果記錄於表1及第9圖(氧化鋯奈米顆粒水溶膠1)、第10圖(氧化鋯奈米顆粒水溶膠2)、第11圖(氧化鋯奈米顆粒水溶膠3)及第12圖(氧化鋯奈米顆粒水溶膠4)。
表1之結果亦顯示，本發明之氧化鋯奈米顆粒水溶膠中的氧化鋯奈米顆粒的平均粒徑係小於50奈米，且顆粒非常均勻(多分散係數小於1.05)，此亦可由第9圖至第12圖之粒徑分布結果得知(粒徑分布範圍窄)。
由上述實施例所得到的結果可知，藉由本發明之方法及組合物所製得之氧化鋯奈米顆粒表面含有羧酸根且粒徑大小均勻，能夠直接分散到水中形成均勻、透明、穩定的氧化鋯奈米顆粒水溶膠。
上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，並闡述本發明之技術特徵，而非用於限制本發明之保護範疇。任何熟悉本技術者在不違背本發明之技術原理及精神下，可輕易完成之改變或安排，均屬本發明所主張之範圍。因此，本發明之權利保護範圍係如後附申請專利範圍所列。
第1圖至第4圖分別為實施例1至4所製得之氧化鋯奈米顆粒的FT-IR紅外光譜圖；
第5圖至第8圖分別為氧化鋯奈米顆粒水溶膠1至4的透射式電子顯微鏡圖；以及
第9圖至第12圖分別為氧化鋯奈米顆粒水溶膠1至4的粒徑分布圖。

Claims (8)

  1. 一種製備氧化鋯奈米顆粒的方法，其係包含：將一水溶性鋯鹽、一氫氧離子供應劑及一羧酸根供應劑溶於水中以形成一水溶液，其中該羧酸根供應劑係選自以下群組：羧酸類、羧酸鹽類、及前述之任意組合，且該水溶性鋯鹽提供鋯離子，該鋯離子之當量濃度為0.2N至2.0N，該氫氧離子供應劑提供氫氧離子，該氫氧離子之當量濃度為0.2N至3.0N，以及該羧酸根供應劑提供羧酸根，該羧酸根之當量濃度為0.02N至1.0N，其中氫氧離子供應劑之當量濃度不小於水溶性鋯鹽之當量濃度與羧酸根供應劑之當量濃度之和；使該水溶液在約120℃至約180℃之溫度下進行水熱反應，歷時約1小時至約20小時，以提供一產物溶液；對該產物溶液進行一離心步驟，以獲得一固形分；以及洗滌該固形分，隨後乾燥該固形分，以獲得該氧化鋯奈米顆粒，其中該氧化鋯奈米顆粒的體積平均粒徑與數量平均粒徑的比值為約1.0至約1.05。
  2. 如請求項1之方法，其中該水溶性鋯鹽係選自以下群組：硫酸鋯、氯化鋯、氯氧化鋯、硝酸鋯及前述之任意組合。
  3. 如請求項1之方法，其中該氫氧離子供應劑係選自以下群組：無機鹼、銨鹽、尿素及前述之任意組合。
  4. 如請求項3之方法，其中該氫氧離子供應劑係選自以下群組無機鹼：氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀及前述之任意組合。
  5. 如請求項3之方法，其中該氫氧離子供應劑係選自以下群組之銨鹽：碳酸氫銨、碳酸銨及前述之任意組合。
  6. 如請求項1之方法，其中該羧酸根供應劑係選自以下群組：草酸、檸檬酸、磷酸、丙二酸、酒石酸、順丁烯二酸、己二酸、前述酸之鹽類、及前述之任意組合。
  7. 如請求項1之方法，其中該氧化鋯奈米顆粒表面具有羧酸根。
  8. 如請求項1之方法，其中該氧化鋯奈米顆粒的數量平均粒徑係小於50奈米。
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