[发明专利]一种高(001)面片状氧化锆及其制备方法

说明书

本发明提供一种高(001)面片状氧化锆的制备方法，利用氟锆酸单一试剂通过水解自反应制备所得。本发明整个流程仅使用氟锆酸和乙醇两种试剂，合成原料简单、易获得，反应时间极短，反应温度低，避免了复杂的反应、煅烧、清洗等流程，简化了工艺；合成出的片状氧化锆颗粒均一、晶面完好、高(001)面占比和高的比表面积，具有良好的吸附、催化、传感等应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米多功能材料技术领域，尤其涉及一种高(001)面片状氧化锆及其制备方法。

背景技术

氧化锆(ZrO₂)是一种非常重要的结构和功能材料，具有优异的物理和化学性能，比如高熔点(高至2700℃)、高沸点、高硬度、小的导热系数、大的热膨胀系数及良好的粒子电导率，且耐磨损、耐高温、耐腐蚀和抗氧化。自20世纪80年代以来，氧化锆除了作为传统耐火材料和陶瓷釉料以外，在能源、环境和材料等方面的应用也获得了越来越多的重视。而纳米-微米级氧化锆因微小的尺寸导致其在光学、力学、热力学和电磁学等方面的性能异于常规材料，因而在工业合成、催化剂和催化剂载体、特种陶瓷、热障涂层、耐火材料、切削刀具、传感器、固体电池、装饰、吸附及增强增韧等方面具有极广泛的的应用价值。因而也被认为是21世纪最有价值的功能材料之一。

纳米-微米氧化锆的制备通常分为物理法和化学法，其中物理法包括等离子体热分解法(Jayakumara et al.2011.Characterization of nano-crystalline ZrO2synthesized via plasma processing.Materials Science and Engineering B,176:894-899)、冷冻干燥法(Binner et al.2008.Processing of bulk nanostructuredceramics.Journal of the Ceramic Society,28:1329)、爆炸压涂法(杜长星等.2014.爆炸压涂制备纳米氧化锆涂层及其组织与性能研究.稀有金属材料与工程,43:2545-2548)和高温喷雾热结法(Manuel et al.2004.Morphology and sintering behavior of Yttriastabilized zirconia(8-YSZ)powders synthesised by spray pyrolysis.CeramicsInternational,30:2295-2303)等，化学法则包括微乳液法(常鹰和李溪滨.2007.球形纳米二氧化锆的制备.中南大学学报(自然版)，38:46-50)、化学共沉淀法(Nidhi etal.2012.Preparation and characterization of Tetragonal dominantnanocrystalline ZrO2 obtained via direct precipitation.CeramicsInternational,38:2507-2512)、模板法(He et al.2015.Preparation andcharacterization of monodisperse zirconia spherical nanometer powder vialamellar liquid crystal template method.Chinese Journal of ChemicalEngineering,23:1721-1727)、溶胶-凝胶法(Mun et al.2012.Elaboration andcharacterization of Sol-gel derived ZrO2 thin films treated with hotwater.Applied Surface Science,258:5250-5258)和水热法(Noha etal.2003.Synthesis and crystallization of anisotropic shaped ZrO2nanocrystalline powders by hydrothermal process.Materials Letters,57:2425-2431)。