碱液回流老化ZrO(OH)2制备纳米晶ZrO2的影响因素

摘要：

通过考察回流老化所用的碱液(NH4OH,NaOH和KOH)介质和容器材质(玻璃和Teflon)对ZrO(OH)2凝胶及其焙烧产物ZrO2的织构/结构和热稳定性的影响,研究了杂质元素掺杂和凝胶溶解-再沉淀等因素在形成高表面积纳米晶ZrO(OH)2/ZrO2过程中的作用.在Teflon容器中,以NH4OH为介质(pH=11.5)的回流老化对ZrO(OH)2/ZrO2的性质无明显影响.而使用玻璃容器则可显著提高ZrO(OH)2/ZrO2的表面积、孔容和抗烧结性质,并在800℃获得小晶粒(5～7 nm)四方晶相ZrO2纳米晶材料;在DTA曲线上ZrO(OH)2转变成ZrO2晶体的温度由回流老化前的463℃提高到810～840℃.在以KOH和NaOH为介质(pH=13)的实验中,使用玻璃容器得到与以NH4OH为介质时相类似的结果;但在Teflon容器中只形成低表面积和较大尺寸(约20nm)以单斜相为主的混合晶相ZrO(OH)2,其在800℃焙烧后形成大晶粒(35 nm)单斜相ZrO2.样品的元素分析结果清楚地揭示出使用玻璃容器时有SiO2从器壁溶解掺杂进入ZrO(OH)2凝胶.样品的表面积和孔容与杂质Si4+含量之间有顺变关系,表明Si4+掺杂是形成高表面积和大孔容ZrO(OH)2/ZrO2、提高ZrO2晶化温度以及稳定小晶粒四方晶相ZrO2的最主要因素.在不发生Si4+掺杂前提下,K+和Na+的存在可促进ZrO(OH)2形成结晶,但对高温下ZrO2织构的稳定性影响不大.此外,ZrO(OH)2凝胶的溶解-再沉淀和骨架网络有序化也是回流老化影响ZrO(OH)2/ZrO2织构的重要因素.

关键词：ZrO(OH)2水凝胶、二氧化锆纳米晶、纳米氧化物的制备、硅掺杂、高表面积

所属期刊栏目：61

分类号：O6(化学)

资助基金：国家自然科学基金20073023;国家杰出青年科学基金20125310

在线出版日期：2004-08-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：869-877