共沉淀法合成纳米氧化锆制备研究(3)
1.3.2 水解沉淀法
利用金属的明矾盐溶液、硫酸盐溶液、氯化物溶液、硝酸盐溶液等在高温下经过较长时间的水解可以形成氧化物超微粉。例如, 加热ZrClO2溶液使其沸腾, 水解生成的HCl不断蒸发除去, 使水解反应平衡不断向生成产物的方向移动, 经过几天时间可以合成单分散态ZrO2超微粉。其反应式如下:
ZrOCl2 + ( 3 + n) H 2O= Zr ( OH )4•nH 2O + 2HCl
此法操作简单, 但能耗较大, 反应缓慢且不经济。
1.3.3 金属醇盐法
金属醇盐法通过将水加入金属醇盐中制备纳米粉体的方法, 金属醇盐的通式为M (OR) x , R是烷基或者丙烯基, M是金属元素。金属醇盐遇水后很容易分解成醇和氧化物或其水合物等沉淀, 这些沉淀经过滤、干燥及焙烧等过程可制得纳米粒子。刘丽等[8]以硝酸锆Zr ( NO3 ) 4 •5H 2O为原料, 加无水乙醇配置0.1mol/L的醇溶液, 得到了非晶ZrO2。金属醇盐水解沉淀法最大的优点是反应速度快，而且可以从所得物质的混合液中直接分离制备高纯度纳米粒子, 所得粒子几乎均是一次粒子, 且粒子的大小和形状均一。因此, 该法制得的纳米ZrO2适用于高性能、高强、高韧的电子材料和结构材料。其缺点是需要用大量昂贵的有机金属化合物, 而且作为溶剂的有机物常是一些有毒的物质。所以此法耗资大, 且容易造成污染问题。
1.3.4 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是从金属化合物的溶液出发, 在较低温度下发生水解等反应, 得到金属氧化物或氢氧化物的均匀的溶胶,再浓缩成透明的凝胶, 凝胶经干燥及热处理后得到粒径在几至几百纳米范围内的氧化物超微粉。制备纳米ZrO2时, 首先在Zr(OH) 4水溶液中加入稳定剂, 如MgO、Y2O3或CaO等化合物,然后加入硝酸, 调节pH值至5.5~ 6.0,待溶胶凝聚后,于70℃左右脱水,然后加热到400℃~ 700 ℃, 就可得到纳米ZrO2粒子。孟秀霞等[9]用溶胶-凝胶涂附电纺纳米纤文制备了ZrO2纳米管。溶胶- 凝胶法工艺简单且反应温度低, 所得产品化学组分均匀, 适合制备高纯氧化物及多组分复合氧化物纳米粒子。
1.3.5 水热法
水热法是在高温高压下的水溶液中进行化学反应, 是制备无机材料先进而成熟的技术。该法适用于金属氧化物和复合金属氧化物纳米陶瓷粉末的制备。将一定浓度Zr( NO3)4 溶液和浓硝酸按一定比例混合, 置于聚四氟乙烯的高压容器内, 在150℃加热12h后冷却至室温, 制得平均粒径小于5nm 的纳米ZrO2 超细粉。祝宝军等[10]利用水热法得到氧化钇稳定氧化锆微细粉末。
1.3.6 微乳液法
微乳技术制备粉体纳米催化剂的一般方法是, 将合成催化剂的反应物溶于微乳液中, 在剧烈搅拌的条件下, 反应物在水核内进行化学反应(包括沉淀反应、氧化- 还原反应、水解反应等)且产物在水核内成核、生长, 最终形成纳米微粒。因此, 适当调节反应物浓度, 可控制制备粒子的尺寸, 但粉体的分散稳定性不好。郑育英等[11], 用油酸对纳米ZrO2粉体进行了表面改性, 使其在二甲苯中分散稳定性最佳。郭江涛等[12]微乳液-燃烧法制备出了颗粒均匀细小的纳米氧化锆。
1.3.7 化学气相沉积(CVD)法
化学气相沉积( CVD)法是利用气态或燕气态的物质在气相或气固界面上反应生成固态沉积物的技术。用化学气相沉积法制备粉体是在气相中利用恰的挥发性金属化合物的蒸汽, 在氮气保护环境下通过化学反应可快速冷凝制备出纳米粒子, 如用单晶吸作原料, 把经硅胶干冰等干燥剂处理的和注人放有上述原料的反应器内于240℃~ 260℃升华, 加热到875K, 发生化学反应便可制得氧化锆粉体。用此法制备出的二载化错超徽校子均匀, 纯度高粒度小,分散性好, 化学反应性及活性高, 受到人们的青睐。