粉体工程论文..docx

粉体工程导论论文题 目醇-水溶液加热法制备纳米ZrO2粉体学院名称 化学化工学院指导老师_____________________职 称 教授 班 级 学 号 学生姓名 2015年11月26日目录醇-水溶液加热法制备ZrO2的研究讨论3一、醇-水溶液加热法简介31.工艺流程（如图2）42.反应机理4二、醇-水溶液加热法制备ZrO2粉体的特点4三、不同条件对制备ZrO2粉体的影响61.加热温度对反应的影响62.加热时间对反应过程和粉体的影响63.醇-水比对粉体的影响74.表面活性剂对粉体的影响75.ZrOCl2浓度对粉体的影响86.醇的种类的影响8结论10参考文献11醇-水溶液加热法制备ZrO2的研究讨论一、醇-水溶液加热法简介醇-水溶液加热法是近些年发展起来的一种制备纳米ZrO2粉体的方法。 ZrOCl2的醇-水溶液在加热时，由于溶液的介电常数下降，使得ZrOCl2的溶解度下降而产生沉淀。这一特性最早被用于制备单分散球形ZrO2粉体。同样，可以利用这一特性制备纳米ZrO2（3Y）粉体。如图1所示为醇-水溶液加热法制备的纳米ZrO2（3Y）粉体的TEM（透射电子显微镜）照片。图2所示为醇-水溶液加热法制备纳米ZrO2（3Y）的工艺流程。采用ZrOCl2·8H2O和Y（NO3）3·6H2O为反应物，按Y2O3含量为3%的组成配制成一定浓度的混合溶液，按醇：水的比例为5:1加入无水乙醇，同时加入适量的PEG为分散剂。将配好的醇-水溶液置于恒温水浴中缓慢加热至75℃，溶液很快变为不透明。保温一段适当时间后，溶液转变为白色凝胶状沉淀。将沉淀取出，在机械搅拌的同时加入氨水到PH9后陈化12小时，然后用蒸馏水反复洗涤凝胶至无氯离子（用硝酸银溶液检验），再用无水乙醇洗3次后烘干，最后煅烧得到ZrO2（3Y）粉体。1.工艺流程（如图2）2.反应机理第一步，水解反应：主要反应机理为4 ZrOCl2+6H2O=== Zr4O2（OH）8Cl4+4HCl 第二步，沉淀反应：以氨水作为沉淀剂进行沉淀反应，反应机理为Zr4O2（OH）8Cl4+4NH3·H2O+2H2O===4Zr（OH）4+4NH4Cl 第三步，焙烧：焙烧过程即氧化锆前躯体的高温分解，反应机理为Zr（OH）4===ZrO2+2H2O二、醇-水溶液加热法制备ZrO2粉体的特点每种方法都有其特点，醇-水溶液加热法的特点可从粉体的XRD（X射线衍射图）反映出来。图3所示为不同温度下煅烧ZrO2（3Y）粉体的XRD（X射线衍射图），由图可知，用醇水溶液加热法所得粉体在600℃度煅烧后主要是四方相，另有少量单斜相。随着煅烧温度提高，粉体中的单斜相逐渐减少，在900℃时基本上去全部为四方相。这是由于共沉淀法制备纳米ZrO2（3Y）粉体时，常常由于过程控制不严，Y2O3在ZrO2中分布不均匀，导致单斜相含量往往随煅烧温度提高而明显增加。 而醇-水溶液加热法不同。由ZrOCl2生成沉淀是在加热过程中均匀进行的。而滴加氨水时，Y（OH）3时均匀沉淀在Zr(OH)4凝胶中的，这样，当粉体煅烧时，Y2O3均匀的渗入晶粒中，使单斜相转变为四方相，煅烧温度越高，Y2O3渗入越多，最后全部单斜相都转变成为四方相。当分体在更高温度煅烧时，所有单斜相都要转变为四方相并引起胚体的收缩。如果粉体中的单斜相含量因煅烧温度的升高而增多，在煅烧过程中要转变的单斜相量就越多，收缩量也就越大。这一过程不利于煅烧。因此，常需要采用一些措施来控制单斜相的形成和增加。而利用醇-水溶液加热法，可有效的避免煅烧阶段单斜相的增加。三、不同条件对制备ZrO2粉体的影响1.加热温度对反应的影响不同加热温度条件下，0.2mol/L的ZrOCl2·8H2O醇-水溶液（醇-水比为5:1）产生沉淀物所需时间见表1。表 1 不同加热温度下沉淀产生所需时间温度（℃）5060707580时间（min）不产生953596 由表1数据可见，加热温度对纳米ZrO2粉体合成存在明显的影响，当加热温度为50℃时，即使经过长时间保温，醇-水溶液也没有白色凝胶状沉淀出现。当加热温度逐渐从60℃升高至80℃时，凝胶状沉淀产生时间逐渐减少，从95min减少至6min。这一现象可从溶液介电常数的变化得到解释。随着温度逐渐升高，溶液的介电常数迅速减小，由于介电常数的减小，导致溶剂的溶解能力下降，溶液出现过饱和现象而产生沉淀。从表1中结果还发现当加热反应温度从75℃提高到80℃时，白色凝胶状沉淀形成的时间变化不大。但通过TEM分析观察却发现，加热温度为80℃时合成的纳米ZrO2粉体团聚程度明显增加。试验结果表明，醇-水溶液反应温度调至75℃时反应效果最佳。2.加热时间对反应过程和粉体的影响反应时间决定反应程度，同时也决定产品的产率及性能、随着第一步