共沉淀法合成纳米氧化锆制备研究(4)
1.3.8 其他方法
除上述方法之外, 还有微波诱导法、超声波法、反胶团法、溶剂蒸发法、均相沉淀- 发泡法、电化学合成法、共沸蒸馏法、流变相反应法、液相转化法等[13-18]。
1.4 纳米氧化锆的应用
1.4.1 增韧陶瓷
陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀和重量轻等一系列优良的性能, 但陶瓷材料脆性大, 对内部缺陷敏感, 裂纹一经产生往往就迅速扩展, 使材料呈现无预兆的灾难性突然断裂。因此,陶瓷部件与金属部件相比可靠性较差, 这已成为影响陶瓷材料推广应用的瓶颈。陶瓷增韧一直是摆在材料科研工作者面前的一道难题。而纳米ZrO2具有超塑性行为, 给陶瓷增韧带来了希望。利用ZrO2的相变增韧、残余应力增韧及微裂纹增韧效应,ZrO2被广泛用于增韧其他陶瓷和脆性金属间化合物[19]。国内外对氧化锆相变增韧氧化铝陶瓷做了较深入的研究。张巨先等[20]通过微波加热ZrOCl2 •8H2O 的醣水溶液, 用HPC 作分散剂,制备出无团聚、单分散的纳米水合ZrO2, 结果发现ZrO2 均匀地弥散分布在ZTA 陶瓷中, 分析认为ZrO2主要以t相形式稳定存在, 其相变增韧作用很小, 裂纹偏转和裂纹增韧作用增强。徐利华等[21]对ZrO2增韧A l2O3-TiC 系陶瓷复合材料的力学性能及其耐磨性能进行了研究。郭兴忠等[22]采用溶胶- 凝胶法合成了锆溶胶, 并在刚玉- 莫来石质材料中引入ZrO2, 分析了ZrO2溶胶对刚玉- 莫来石复陶瓷性能的影响特征。研究结果表明,ZrO2在主体材料中形成纳米包裹薄膜, 其分布可控和均匀掺入不仅提高了复相陶瓷的抗热震性、高温强度及蠕变性, 而且还使微观结构可控、晶粒尺寸均匀。加入ZrO2溶胶产生氧化锆粒子的应力诱导相变增韧和微裂纹增韧是刚玉-莫来石质材料热震稳定性提高的主要原因。
1.4.2 催化领域
纳米氧化锆的化学稳定性好, 不仅具有典型过渡金属氧化物的共性, 而且是唯一同时具有表面酸性位碱性及氧化性、还原性的过渡金属氧化物,它又是P型半导体, 易于产生氧空穴,具有优良的离子交换性能。在自动催化催化氢化、F-T反应的催化、聚合和氧化反应的催化及超强酸催化剂方面, 均受到了特别的关注。而纳米由于具有高的比表面积和丰富的表面缺陷而在催化领域颇受重视。它既可以单独作为催化剂使用, 也可以作为载体或助剂,与活性组分产生较强的相互作用[23]。氧化锆作催化剂主要有以下几种[24]，纳米氧化锆直接作催化剂[25-27],纳米氧化锆与其他氧化物或金属复合催化剂[28-29] , 纳米氧化锆担载金属催化剂[30-31], 纳米作为催化剂的助剂[32]以及担载超强酸制得SO42-/ ZrO2-催化剂[33]。
1.4.3 气敏传感器
纳米ZrO2氧传感器因尺寸小、价格低、性能可靠等, 在节约能源、环境保护方面得到了广泛的应用。现主要应用于热处理炉的气氛控制、锅炉的燃烧控制及汽车发动机的空气、燃料比控制和废气排放控制等。目前,美国NRC(纳米材料研究公司)已把发展纳米氧传感器列入重要的研究开发项目。这是因为纳米氧传感器具有常规氧传感器不可替代的优点:①纳米YSZ有庞大的界面, 提供大量的气体通道, 可显著提高灵敏度。②纳米YSZ具有很大的比表面积，可大大降低烧结温度, 提YSZ的致密度, 相应地提高离子导电性, 从而可提高测量的灵敏度, 并使工作温度降至400℃。③可有效减少传感器尺寸。龚晓钟等[34]对纳米ZrO2的性能及其气敏性进行了研究, 结果表明, 用纳米级ZrO2粒子制备的气敏元件对乙醇气体有好的敏感性, 并且随着纳米粒子尺寸的降低，对气体敏感性增强。吴艳红[35]采用低温强碱法制备氧化锆超细粉,分析了XRD光谱图,通过热处理形成四方或单斜晶二氧化锆,研究了纳米二氧化锆的气敏特性及其在氧传感器方面的应用。