本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，具體涉及一種納米二氧化鋯透明分散液及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

納米二氧化鋯具有抗化學(xué)腐蝕和微生物侵蝕的能力，其分散性好，具有比較好的熱化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電性和較高的強(qiáng)度和韌性，機(jī)械、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)良好，催化性能也很好。納米氧化鋯粒徑小、穩(wěn)定性強(qiáng)，具有耐酸、耐堿、耐腐蝕、耐高溫的優(yōu)良性能。化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且具有高熔點(diǎn)、高電阻率、高折射率和低熱膨脹系數(shù)的性質(zhì)。使它在耐火材料，陶瓷增韌，固態(tài)燃料電池材料，傳感器和裝飾材料上有著廣泛應(yīng)用。

中國(guó)專利cn103523830a提供了一種高比表面積的純單斜相二氧化鋯的制備方法，但粒徑大小不均。中國(guó)專利cn103708548a提供了一種利用晶種法在油水間合成單斜晶型二氧化鋯納米顆粒的方法，其二氧化鋯納米顆粒分散性較好，但與有機(jī)溶劑相容性不好。中國(guó)專利cn103739014a提供了一種生物相容性納米二氧化鋯粉末的制備方法，但實(shí)驗(yàn)工序較多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中二氧化鋯納米顆粒粒徑大小不一和易團(tuán)聚的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種單分散二氧化鋯納米顆粒的制備方法。本發(fā)明通過對(duì)二氧化鋯納米顆粒表面進(jìn)行改性，開發(fā)出一種納米二氧化鋯透明分散液的制備方法。

本發(fā)明另一目的在于提供通過上述制備方法制備得到的納米二氧化鋯透明分散液。

本發(fā)明最終的目的在于提供上述納米二氧化鋯透明分散液的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種納米二氧化鋯透明分散液的制備方法，包括如下步驟：

(1)乙醇鋯凝膠的制備：首先配好zrocl2水溶液和氨水溶液；然后在攪拌的過程中將zrocl2溶液加入到氨水溶液中，然后將溶液抽濾得到氫氧化鋯凝膠，最后加入到無水乙醇中攪拌得到乙醇鋯凝膠；

(2)納米二氧化鋯的制備：加入步驟(1)得到的乙醇鋯凝膠，油酸，油胺和乙醇混合攪拌，然后轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜內(nèi)，溶劑熱反應(yīng)，得到納米二氧化鋯；

(3)納米二氧化鋯透明分散液的制備：將步驟(2)中得到納米二氧化鋯加入到溶劑中得到納米二氧化鋯透明分散液。

步驟(1)中所述的zrocl2的濃度范圍為0.01～3g/ml；優(yōu)選為0.1～3g/ml。

步驟(1)中所述的氨水的體積分?jǐn)?shù)范圍為1％～25％；優(yōu)選為2.5％。

步驟(2)中所述的乙醇鋯凝膠：油酸：油胺：乙醇＝(0.1～10)g：(1～50)ml：(0.1～10)ml：(0.1～10)ml。

步驟(2)中所述的溶劑熱的溫度為150℃～250℃；優(yōu)選為210℃。

步驟(2)中所述的溶劑熱的反應(yīng)時(shí)間為10～48小時(shí)；優(yōu)選為24小時(shí)。

步驟(3)中所述的溶劑為非極性溶劑或極性溶劑；

所述的非極性溶劑為苯、四氯化碳、氯仿、二氯乙烷和環(huán)己烷等中的至少一種；

所述的極性溶劑為甲酸、乙酸、丙烯酸和油酸等中的至少一種。

一種納米二氧化鋯透明分散液，通過上述制備方法制備得到。

所述的納米二氧化鋯透明分散液在耐火材料，陶瓷增韌，固態(tài)燃料電池材料，傳感器，光學(xué)涂層和耐摩擦光固化樹脂材料等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

(1)本發(fā)明采用的氯氧化鋯、氨水、乙醇、油酸等原料價(jià)格便宜，工藝簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，產(chǎn)率高，易擴(kuò)大生產(chǎn)。

(2)相比于現(xiàn)有的技術(shù)某些不足之處，如zro2粒徑大小不一，易團(tuán)聚，在溶劑中易沉降等，本發(fā)明提供了一種粒徑大小均一為10nm左右、均勻分散沒有團(tuán)聚的納米zro2透明分散液。

(3)本發(fā)明所制備的納米zro2可用于耐火材料，陶瓷增韌，固態(tài)燃料電池材料，傳感器，光學(xué)涂層和耐摩擦光固化樹脂材料等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1的納米二氧化鋯透明分散液中zro2的xrd圖。

圖2是實(shí)施例1的納米二氧化鋯透明分散液中zro2的tem圖。

圖3是實(shí)施例2的納米二氧化鋯透明分散液中zro2的xrd圖。

圖4是實(shí)施例2的納米二氧化鋯透明分散液中zro2的tem圖。

圖5是實(shí)施例3的納米二氧化鋯透明分散液中zro2的xrd圖。

圖6是實(shí)施例3的納米二氧化鋯透明分散液中zro2的tem圖。

圖7是本發(fā)明的納米二氧化鋯透明分散液實(shí)例圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例中所使用試劑除非特別說明，皆為市購(gòu)常規(guī)試劑或原料。

本發(fā)明制備的納米二氧化鋯透明分散液的實(shí)例圖如圖7所示。

實(shí)施案例1

(1)乙醇鋯凝膠的制備：首先配好濃度為3g/ml的zrocl2水溶液和1％氨水溶液，然后在攪拌的過程中將zrocl2溶液加入到氨水溶液中得到氫氧化鋯凝膠，最后加入到無水乙醇中攪拌得到乙醇鋯凝膠。

(2)納米二氧化鋯透明分散液的制備：將0.1g的乙醇鋯凝膠加入到油酸：油胺：乙醇為50ml：0.1ml：0.1ml的混合溶液中和攪拌均勻，然后轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜內(nèi)，150℃溶劑熱反應(yīng)10小時(shí)，得到納米二氧化鋯，然后溶于溶劑中得到納米二氧化鋯透明分散液。

本實(shí)施案例獲得的納米二氧化鋯透明分散液的xrd圖、tem圖，如圖1、圖2所示。結(jié)果顯示，圖1中納米二氧化鋯透明分散液中zro2，跟zro2標(biāo)準(zhǔn)卡片pdf#49-1642中的主峰30.1°、34.9°、50.2°、59.7°和73.9°對(duì)應(yīng)上。從tem圖可以看出，納米二氧化鋯透明分散液中zro2納米粒子沒有團(tuán)聚呈均勻分散狀態(tài)，粒徑大小均一，10nm左右。

實(shí)施案例2

(1)乙醇鋯凝膠的制備：首先配好濃度為0.1g/ml的zrocl2水溶液和2.5％氨水溶液，然后在攪拌的過程中將zrocl2溶液加入到氨水溶液中得到氫氧化鋯凝膠，最后加入到無水乙醇中得到乙醇鋯凝膠。

(2)納米二氧化鋯透明分散液的制備：將5g的乙醇鋯凝膠加入到油酸：油胺：乙醇為40ml：5ml：5ml的混合溶液中和攪拌均勻，然后轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜內(nèi)，210℃溶劑熱反應(yīng)24小時(shí)，得到納米二氧化鋯，然后溶于溶劑中得到納米二氧化鋯透明分散液。

本實(shí)施案例獲得的納米二氧化鋯透明分散液的xrd圖、tem圖，如圖3、圖4所示。結(jié)果顯示，圖3中納米二氧化鋯透明分散液中zro2，跟zro2標(biāo)準(zhǔn)卡片pdf#49-1642中的主峰30.1°、34.9°、50.2°、59.7°和73.9°對(duì)應(yīng)上。從tem圖可以看出，納米二氧化鋯透明分散液中zro2納米粒子沒有團(tuán)聚呈均勻分散狀態(tài)，粒徑大小均一，10nm左右。

實(shí)施案例3

(1)乙醇鋯凝膠的制備：首先配好濃度為0.1g/ml的zrocl2水溶液和25％氨水溶液，然后在攪拌的過程中將zrocl2溶液加入到氨水溶液中得到氫氧化鋯凝膠，最后加入到無水乙醇中得到乙醇鋯凝膠。

(2)納米二氧化鋯透明分散液的制備：將10g的乙醇鋯凝膠加入到油酸：油胺：乙醇為1ml：10ml：10ml的混合溶液中和攪拌均勻，然后轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜內(nèi)，250℃溶劑熱反應(yīng)48小時(shí)，得到納米二氧化鋯，然后溶于溶劑中得到納米二氧化鋯透明分散液。

本實(shí)施案例獲得的納米二氧化鋯透明分散液的xrd圖、tem圖，如圖5、圖6所示。結(jié)果顯示，圖5中納米二氧化鋯透明分散液中zro2，跟zro2標(biāo)準(zhǔn)卡片pdf#49-1642中的主峰30.1°、34.9°、50.2°、59.7°和73.9°對(duì)應(yīng)上。從tem圖可以看出，納米二氧化鋯透明分散液中zro2納米粒子沒有團(tuán)聚呈均勻分散狀態(tài)，粒徑大小均一，10nm左右。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。