醇水比对氧化锆气凝胶性能的影响(3)
目前气凝胶的研究向着以下几个方向发展：使用廉价的无机原料代替昂贵的金属醇盐；由常压干燥取代传统的超临界干燥；开发新的品种，使气凝胶的结构进一步可控和优化，制备出性能更为优异的多组分气凝胶，加强对气凝胶性质的研究，开发气凝胶新的应用领域。
1.2 ZrO2材料
二氧化锆（化学式：ZrO2）是锆的主要氧化物，常温常压下为白色无臭无晶体，难溶于水、盐酸和稀硫酸。化学性质不活泼，但高电阻率、高折射率、高熔点高和低热膨胀系数的性质，使它成为重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂[2]。其能带间隙约为5-7eV。
纯净的氧化锆是白色固体，含有杂质时会显现淡黄色或灰色，添加显色剂后还可显示各种其它颜色。纯氧化锆的分子量为123.22，理论密度为2.89g/cm3，熔点为2715℃。氧化锆有三种晶体形态：单斜、四方、立方晶相。常温下氧化锆只以单斜相出现，加热到1100℃左右会转变为四方相，加热到更高温度则转化为立方相。纯的氧化锆是一种高级耐火原料，其熔融温度约为2900℃，它可提高釉的高温粘度与扩大粘度变化的温度范围，有较好的热稳定性，其含量为2％-3％时，能提高釉的抗龟裂性能[10]。由于其化学惰性大，故能提高釉的化学稳定性和耐酸碱能力，同时还能起到乳浊剂的作用。
氧化锆的制备方法较多，按照制备过程中原料的物理状态不同大致可分为气相法、液相法和固相法三种[6]。
气相法：是直接利用气体或通过各种手段将起始原料气化，使之在气体状态下发生物理变化或化学变化，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法，包括化学气相合成法、化学气相沉积法等。
液相法：是以均相的溶液出发，通过各种途径是溶质和溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，得到所需粉末的前躯体，加热分解后得到纳米颗粒的方法。液相法又可以分为沉淀法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、喷雾法等。
固相法：是通过从固相到固相的变化来制备超微粉。常用的方法有热分解法、固相反应法、花火放电法、溶出法、球磨法等。
1.3 ZrO2气凝胶材料
ZrO2气凝胶不仅具有一般ZrO2拥有的酸碱双性、氧化性和还原性、p－型半导体、易产生氧空穴、很高的化学和热稳定性等，而且还具有结构可控、比表面积高和密度低等特点。 1976年，由Teichner等首次制备出了ZrO2气凝胶，由于ZrO2气凝胶的诸多优良性能，在保温隔热和军工航天等特殊领域的成功使用[19]，之后便引起科学界和产业界的广泛关注，现在已经成为目前气凝胶研究的热门领域之一。
在催化剂领域ZrO2气凝胶具有重要的作用，因其同时具备氧化性与还原性，同时具备酸性中心和碱性中心，且为P-型半导体，作为催化剂载体可与活性组分产生较强的相互作用，其催化活性远高于常规催化剂。ZrO2气凝胶所具备的低热导率性质，在耐火隔热领域具有广阔的应用前景。ZrO2气凝胶在染料敏化太阳能电池电极方面也有成功的应用，在结构陶瓷和功能陶瓷的原料，润滑油添加剂、医用、气敏性、耐磨材料等方面都有应用。ZrO2气凝胶的制备工艺的研究具备十分重要的意义。
ZrO2气凝胶的制备研究也经历了一个漫长的过程，国外多名学者在其制备工艺与性能研究中都做了许多具有开创意义的工作。Stocker等用锆的金属醇盐作为锆源制备氧化锆气凝胶粉体材料，研究了不同溶剂、酸、醇盐浓度、超临界干燥条件等对凝胶结构的影响[22]。Mrowiec.Bialon等研究发现不同酸对锆的醇盐的影响机制不同：乙酸主要影响醇盐水解速率，而硝酸的存在主要对醇盐聚合速率产生影响[28]。Suh等研究了凝胶老化时间对金属氧化物气凝胶的影响[30]。Lecomte等和Ward等用锆的醇盐制备氧化锆气凝胶，用小角度散射(SAXS)和拉曼光谱等方法研究了得到气凝胶的晶型和晶型的转化规律[25]。Sui等用金属醇盐作为锆源在CO2超临界环境下直接制备ZrO2气凝胶[18]，得到了半透明状块状ZrO2气凝胶(translucent monolithic ZrO2)。
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