[发明专利]纳米氧化锆的制备方法及其制备的纳米氧化锆

说明书

本发明涉及一种纳米氧化锆的制备方法及其制备的纳米氧化锆，主要解决现有技术制备的纳米氧化锆比表面积小的问题。本发明通过采用包括用碱沉淀锆盐获得前躯体，和将所述前躯体在pH值为7～12条件下回流的步骤的技术方案较好地解决了该问题，可用于纳米氧化锆的工业生产中。

技术领域

本发明涉及一种纳米氧化锆的制备方法及其制备的纳米氧化锆。

背景技术

ZrO₂有三种稳定的晶型:室温至1170℃为单斜相，1170℃～2370℃为四方相，高于2370℃为立方相，不同相态的二氧化锆的物理和化学性质各异。同时，纳米级氧化锆是一种同时具有酸、碱性及氧化、还原性的金属氧化物纳米材料，而且又是P型半导体，易产生空穴，可与活性组分产生较强的相互作用，在某些催化反应中往往表现出优良的催化性能。

传统的制备氧化锆的方法包括沉淀法、水热法、溶胶凝胶法等，基本思路是将可溶性原料进行充分混合后反应，制备出均匀一致、粒径可控的产品。但由于Zr原子本身的原子量比较大，造成合成后的氧化锆纳米材料的比表面积偏小，一般小于50m²g^-1，这在很大程度上限制了氧化锆作为催化剂或者催化剂载体的应用。

文献CN103523830A公开了一种单斜相二氧化锆纳米晶粉体的制备方法，该方法在较长时间加热pH值小于5的含有锆离子的酸性溶液后使用水溶性絮凝剂沉积上述单斜相二氧化锆胶粒或细微固体粒子。该方法得到的高比表面氧化锆为纯单斜相。由于不同相氧化锆的物理化学性质有差异，其应用受到了一定的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术制备的纳米氧化锆比表面积小的问题，提供一种新的纳米氧化锆的制备方法。该方法制备的纳米氧化锆具有比表面积大的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种纳米氧化锆的制备方法，包括用碱沉淀锆盐获得前躯体，和

将所述前躯体在pH值为7～12条件下回流的步骤。

上述技术方案中，回流温度为0～150℃，优选80～100℃。

上述技术方案中，回流时间为1～60小时，优选24～48小时。

上述技术方案中，所述锆盐为锆的可溶性硝酸盐、碳酸盐、氯盐、草酸盐、甲酸盐、乙酸盐和铵盐中的至少一种；优选硝酸锆、硝酸氧锆、氧氯化锆和氯化锆中的至少一种。

上述技术方案中，所述碱为氢氧化钾、氢氧化钠和氨水中的至少一种。

本发明还提供一种根据所述纳米氧化锆的制备方法制备的纳米氧化锆。

上述技术方案中，所述纳米氧化锆的比表面积大于100厘米²/克，优选120～160厘米²/克。

上述技术方案中，所述纳米氧化锆的晶型为四方相。

本发明还提供一种根据所述纳米氧化锆的制备方法制备的纳米氧化锆在水煤气变换和脂肪酸脱羧反应中的应用。

所述纳米氧化锆用于水煤气变换反应时可作为催化剂。反应条件包括：温度100～300℃，压力常压，水煤气的体积空速为1000～60000小时^-1。

所述纳米氧化锆用于脂肪酸脱羧反应时，可作为催化剂载体，负载选自Pt、Pd和Ru中的至少一种活性组分。反应条件包括：温度100～400℃，压力常压，脂肪酸的质量空速0.1～50小时^-1。

本发明方法在传统纳米氧化锆制备的过程中，加入了碱溶液回流过程，即用碱溶液将锆盐溶液加以沉淀形成沉淀物前驱体，在碱溶液中进行回流，得到了比表面积高达152厘米²/克的四方相氧化锆，取得了较好的技术效果。