專利名稱：一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無機材料的合成方法，尤其是一種納米級的氧化鋯粉體合成方法。
背景技術(shù)：
氧化鋯應(yīng)用于精細(xì)陶瓷、耐火材料、觸媒原料、壓電元件、光纖連接器、氣敏元件、固體燃料電池及熱障涂層等，具有優(yōu)良的物理化學(xué)及材料工藝特性。納米二氧化鋯粉體具有粒徑小、比表面大等特點，改善了其應(yīng)用性能。目前制備納米二氧化鋯粉體有多種方法，如沉淀法、溶膠凝膠法、金屬醇鹽水解法、微乳液法、常規(guī)水熱法等，其中沉淀法、溶膠凝膠法、水解法、微乳液法等一般都要經(jīng)過高溫煅燒，導(dǎo)致團(tuán)聚非常嚴(yán)重，容易出現(xiàn)粉體顆粒異常生長的現(xiàn)象，雖然降低煅燒溫度后可以有效緩解這一現(xiàn)象，但會導(dǎo)致結(jié)晶度不高的問題。而常規(guī)水熱法需要較長的反應(yīng)時間，也難避免晶粒的生長的問題。而直接采用鋯化合物溶液或氫氧化鋯作為原材料進(jìn)行超臨界水熱合成時，由于此類原料反應(yīng)活性較高，為獲得納米產(chǎn)品，需要極短的反應(yīng)時間，在工業(yè)上不易實現(xiàn)和控制，本發(fā)明采用的方法，可有效控制原材料活性，通過超臨界水熱法獲得結(jié)晶度高、團(tuán)聚輕微的納米氧化鋯產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法。本發(fā)明的技術(shù)方案 包括一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法，其合成步驟為
1)將草酸與溶解性鋯化合物分別用水溶解，溶解溫度為60-80°C，得摩爾濃度為O.4 2. 5mol/L的草酸溶液和摩爾濃度為O.1 2. OmoI/L的鋯化合物溶液；
2)在攪拌狀態(tài)下，將鋯化合物溶液加入到草酸溶液中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到白色草酸鋯沉淀，草酸與鋯離子摩爾比> 2. O ；
3)將獲得的草酸鋯沉淀洗滌后進(jìn)行干燥，干燥完畢后進(jìn)行熱分解反應(yīng)，熱分解反應(yīng)溫度為360°C 470°C，熱分解反應(yīng)時間為O. 5 Ih ;
4)熱分解反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行濕式粉碎，獲得納米級分散漿料；
5)將獲得的納米漿料進(jìn)行超臨界水熱反應(yīng)，超臨界水熱反應(yīng)溫度為400 450°C，反應(yīng)壓力> 25Mpa，反應(yīng)時間為20 60秒，即可得到納米氧化鋯粉體。所述的溶解性鋯化合物包括八水氧氯化鋯，硝酸鋯，硫酸鋯等。所述的獲得的納米級分散漿料粒度分布D90 ^ O. 2μπι, DlOO < O. 3 μ m。所述的獲得的納米氧化鋯粒徑< 20nm。其最佳方案為
I)將草酸與八水氧氯化鋯分別用水溶解，溶解溫度為70°C,得摩爾濃度為1. 5mol/L的草酸溶液和摩爾濃度為1. 2mol/L的鋯化合物溶液；2)在攪拌狀態(tài)下，將鋯化合物溶液加入到草酸溶液中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到白色草酸鋯沉淀，草酸與鋯離子摩爾比為2. 5 ；
3)將獲得的草酸鋯沉淀洗滌后進(jìn)行干燥，干燥完畢后進(jìn)行熱分解反應(yīng)，熱分解反應(yīng)溫度為400°C，熱分解反應(yīng)時間為40min ；
4)熱分解反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行濕式粉碎，料水比為1:2，轉(zhuǎn)速為300rpm，研磨7h，獲得納米級分散漿料；
5)將獲得的納米漿料進(jìn)行超臨界水熱反應(yīng)，超臨界水熱反應(yīng)溫度為420°C，反應(yīng)壓力為30Mpa,反應(yīng)時間為30秒，即得到納米氧化鋯粉體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是制備的納米氧化鋯粉體具有顆粒細(xì)、粒度分布窄、穩(wěn)定性好、純度高等優(yōu)點，可應(yīng)用于涂層、觸媒、化學(xué)精密拋光等領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明實施例中所得產(chǎn)品的XRD圖。
具體實施例方式一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法，合成步驟為
1)將草酸與溶解性鋯化合物分別用水溶解，溶解溫度為60-80°C，得摩爾濃度為O.4 2. 5mol/L的草酸溶液和摩爾濃度為O.1 2. OmoI/L的鋯化合物溶液；
2)在攪拌狀態(tài)下，將鋯化合物溶液加入到草酸溶液中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到白色草酸鋯沉淀，草酸與鋯離子摩爾比> 2. O ；
3)將獲得的草酸鋯沉淀洗滌 后進(jìn)行干燥，干燥完畢后進(jìn)行熱分解反應(yīng)，熱分解反應(yīng)溫度為360°C 470°C，熱分解反應(yīng)時間為O. 5 Ih ;
4)熱分解反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行濕式粉碎，獲得納米級分散漿料；
5)將獲得的納米漿料進(jìn)行超臨界水熱反應(yīng)，超臨界水熱反應(yīng)溫度為400 450°C，反應(yīng)壓力> 25Mpa，反應(yīng)時間為20 60秒，即可得到納米氧化鋯粉體。所述的溶解性鋯化合物包括八水氧氯化鋯，硝酸鋯，硫酸鋯等。所述的獲得的納米級分散漿料粒度分布D90 ^ O. 2μπι, DlOO < O. 3 μ m。所述的獲得的納米氧化鋯粒徑< 20nm。合成步驟的最佳方案為
1)將草酸與八水氧氯化鋯分別用水溶解，溶解溫度為70°C,得摩爾濃度為1.5mol/L的草酸溶液和摩爾濃度為1. 2mol/L的鋯化合物溶液；
2)在攪拌狀態(tài)下，將鋯化合物溶液加入到草酸溶液中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到白色草酸鋯沉淀，草酸與鋯離子摩爾比為2. 5 ；
3)將獲得的草酸鋯沉淀洗滌后進(jìn)行干燥，干燥完畢后進(jìn)行熱分解反應(yīng)，熱分解反應(yīng)溫度為400°C，熱分解反應(yīng)時間為40min ；
4)熱分解反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行濕式粉碎，料水比為1:2，轉(zhuǎn)速為300rpm，研磨7h，獲得納米級分散漿料；
5)將獲得的納米漿料進(jìn)行超臨界水熱反應(yīng)，超臨界水熱反應(yīng)溫度為420°C，反應(yīng)壓力為30Mpa,反應(yīng)時間為30秒，即得到納米氧化鋯粉體。
實施例
稱取322 g八水氧氯化鋯和270g草酸，分別在70°C下溶解于600 ml和IOOOml純水中，攪拌狀態(tài)下將氧氯化鋯溶液加入草酸溶液中反應(yīng)生成白色沉淀；將白色沉淀洗滌至氯離子含量< IOOppm后進(jìn)行干燥,干燥后于400°C加熱40分鐘,然后轉(zhuǎn)移至行星磨罐中，控制料水比=1:2,轉(zhuǎn)速設(shè)定為300 rpm研磨7h ;將研磨后的衆(zhòng)料轉(zhuǎn)移采用連續(xù)超臨界水熱合成設(shè)備進(jìn)行反應(yīng)(反應(yīng)溫度=420°C，反應(yīng)壓力=30Mpa，反應(yīng)時間=30秒)，將反應(yīng)獲得的產(chǎn)物用純水洗滌數(shù)遍烘干后測量比表面積和XRD，比表面積=117. 45m2/g, XRD測量顯示產(chǎn)物晶相為單斜相。`
權(quán)利要求
1.一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法，其特征在于合成步驟為1)將草酸與溶解性鋯化合物分別用水溶解，溶解溫度為60-80°C，得摩爾濃度為O.4 2.5mol/L的草酸溶液和摩爾濃度為O.1 2. OmoI/L的鋯化合物溶液； 2)在攪拌狀態(tài)下，將鋯化合物溶液加入到草酸溶液中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到白色草酸鋯沉淀，草酸與鋯離子摩爾比> 2. O ； 3)將獲得的草酸鋯沉淀洗滌后進(jìn)行干燥，干燥完畢后進(jìn)行熱分解反應(yīng)，熱分解反應(yīng)溫度為360°C 470°C，熱分解反應(yīng)時間為O. 5 Ih ; 4)熱分解反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行濕式粉碎，獲得納米級分散漿料； 5)將獲得的納米漿料進(jìn)行超臨界水熱反應(yīng)，超臨界水熱反應(yīng)溫度為400 450°C，反應(yīng)壓力> 25Mpa，反應(yīng)時間為20 60秒，即可得到納米氧化鋯粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法，其特征在于所述的溶解性鋯化合物包括八水氧氯化鋯，硝酸鋯，硫酸鋯等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法，其特征在于所述的獲得的納米級分散漿料粒度分布D90 < O. 2 μ m，DlOO < O. 3 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法，其特征在于所述的獲得的納米氧化錯粒徑< 20nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法，其特征在于合成步驟的最佳方案為 1)將草酸與八水氧氯化鋯分別用水溶解，溶解溫度為70°C,得摩爾濃度為1.5mol/L的草酸溶液和摩爾濃度為1. 2mol/L的鋯化合物溶液； 2)在攪拌狀態(tài)下，將鋯化合物溶液加入到草酸溶液中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到白色草酸鋯沉淀，草酸與鋯離子摩爾比為2. 5 ； 3)將獲得的草酸鋯沉淀洗滌后進(jìn)行干燥，干燥完畢后進(jìn)行熱分解反應(yīng)，熱分解反應(yīng)溫度為400°C，熱分解反應(yīng)時間為40min ； 4)熱分解反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行濕式粉碎，料水比為1:2，轉(zhuǎn)速為300rpm，研磨7h，獲得納米級分散漿料； 5)將獲得的納米漿料進(jìn)行超臨界水熱反應(yīng)，超臨界水熱反應(yīng)溫度為420°C，反應(yīng)壓力為30Mpa,反應(yīng)時間為30秒，即得到納米氧化鋯粉體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法，將草酸與溶解性鋯化合物分別用水溶解，在攪拌狀態(tài)下，將氧氯化鋯溶液加入到草酸溶液中進(jìn)行沉淀反應(yīng)得到白色草酸鋯沉淀；將草酸鋯沉淀洗滌、干燥后進(jìn)行熱分解反應(yīng)，然后將熱分解反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行濕式粉碎，獲得納米級分散漿料；將納米漿料進(jìn)行超臨界水熱反應(yīng)，即可得到納米氧化鋯粉體，該方法制備的納米氧化鋯粉體具有顆粒細(xì)、粒度分布窄、穩(wěn)定性好、純度高等優(yōu)點。
文檔編號C01G25/02GK103058277SQ20131004364
公開日2013年4月24日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者莫雪魁, 宋錫濱, 張兵, 張曦 申請人:山東國瓷功能材料股份有限公司