ZrO2纳米陶瓷粉体的制备技术及应用进展(添加版)研讨.doc

陶瓷制备技术 课程论文 论文题目：ZrO2纳米陶瓷粉体的制备技术研究及应用进展 学 院 材料学院 专业班级 工硕142班 学生姓名 姜倩 学 号 1049721400349 授课老师 徐晓虹教授 完成日期： 2014年 12 月 25 日 ZrO2纳米陶瓷粉体的制备技术研究及应用进展 摘要：综述了二氧化锆及其在国内外应用发展情况，纳米二氧化锆材料具有优越的性能，关键词： 中图法分类号： 文献标志码Zirconia Nano-powders Abstract：The nature of preparation,characterization and applications,nd the development of nano-zirconia powder and abroad was summarized.the nano-zirconia material superiority in performance.The applications and development of zirconia nano-powder are prospected. Keywords：Nano-powders；Zirconia；Preparation；application ZrO2粉体制备技术研究进展 传统的制备ZrO2纳米粉体的方法主要有：化学沉淀法[1]、溶胶-凝胶法[2]、水热法、微乳液法[3]、燃烧合成法、固相法和气相法等。由ZrO2纳米粉体相比常规粉体有着诸多优势，且传统制备方法有着各自的一些不足之处，所以近年来，不少国内外学者研究探索了一些纳米粉体新型制备工艺。 1.1爆燃法 燃烧合成法分为自蔓延高温燃烧合成、自蔓延低温合成以及热爆合成。用燃烧合成法制备纳米粉体有许多研究报道。燃烧合成法的工艺和设备比较简单容易制备出多组分化合物。但是目前燃烧合成法无论是技术开发还是理论方面都存在一些难以解决的问题，如溶液燃烧合成产物团聚烧结严重比表面积不够大；发生的不完全燃烧反应会产生一定的NOx气体对环境产生污染；很多有机燃料成本较高不易得到有毒甚至致癌。因此尚未在工业上用来合成纳米粉体。 基于以上考虑，王作山[4]等开发出爆燃法制备纳米氧化锆。爆燃法的原理是：向可溶性锆盐液中加入复合铵盐，在加热脱水的过程中形成铵盐包覆锆盐的微元胶粒，铵盐爆燃产生的热量使微元胶粒瞬间转相，同时铵盐释放的气体膨胀效应实现了微晶间的阻聚，从而实现纳米晶的快速制备。用爆燃法制备的纳米ZrO2的一次粒径为10～20nm，铵盐复合时粉体具有较好的分散性，无明显团聚。 1.2溶液燃烧法 王淑勤[5]等利用硝酸氧锆作氧化剂，CH6N4O作还原剂，配制成高浓度水溶液，在微波加热下引发燃烧性氧化还原反应，得到高纯度的纳米二氧化锆，其所得样品平均粒度约为50nm。反应机理：将过量的CH6N4O与硝酸氧锆溶于水中，放入微波炉中加热，反应迅速，火焰小而明亮，持续时间短，燃烧完后有少量烟冒出，产品呈白色，比较均匀，呈网状。用氧化还原合价法得到的化学反应式如下： 6ZrO(NO3)·2H2O+5CH6N4O=6ZrO2+5CO2+27H2O+16N2+5O2 把用CH6N4O制得的氧化锆用异丙醇处理过后进行XRD测试，通过读取其峰位并测量其半高宽，根据谢乐公式可得，所测样品平均粒度为53nm。 选用CH6N4O作有机可燃物能保证燃烧过程相对平缓，且产烟量少。得到的纳米二氧化锆纯度高、粒度较一致，用异丙醇对其处理并经震荡分散后，粒度趋小，分布更窄。反应过程快速、安全，制备方法经济、简捷、方便。 1.3电化学合成法 基于对制备工艺中尽量降低成本，减少污染，合理利用原材料，实现资源回收利用的考虑，张雄飞等[6]探索了一种电化学合成纳米氧化锆的制备方法。 该方法以ZrOCl2·8H2O为原料，采用磁力搅拌电化学合成的实验装置，装置图如图1所示。实验中，以磁力搅拌保持电解槽溶液不停流动。采用直流电进行电解，电解20h后，待电流密度下降至0.002A/cm2，溶液pH值为2.6时，得到带有粘滞性、无色清亮的溶液、经胶凝、净化后，置于经冷冻干燥24h得白色粉末，再经不同温度煅烧，得到不同晶态的氧化锆粉体。 电化学合成机理：在ZrOCl2·8H2O体系中，存在水解平衡： ZrOCl2+H2O=ZrO2+2Cl-+2H+ 在两极反应中，随着H+和C