实验2 纳米氧化锆的固相合成
一、目的和要求
1、通过锆盐与氢氧化钠的固相反应，了解固相合成法的特点。
2、掌握固相合成纳米氧化锆的基本原理和制备过程。
二、实验原理
氧化锆由于其固有的化学成分、晶体结构、粒度等基本性质，因而具有化学稳定性好、热传导系数小、硬度大等优点，是一种重要的结构和功能陶瓷材料。普通氧化锆在常温至1170℃以单斜相存在，加热到1170℃～2370℃时转变为四方相，2370℃以上时由四方相转变成立方相（2700℃左右熔融）。由于纯氧化锆的高温相（立方相或四方相）随着温度的降低会转变成低温相（单斜相）。要获得室温下稳定的高温相氧化锆，就需要在氧化锆中掺杂某些其它氧化物，如氧化钇、氧化钙、氧化镁、氧化钪等，形成复合氧化物。这种掺杂的四方相部分稳定或全稳定的氧化锆在相变增韧和微裂纹增韧方面性能优良，具有极高的室温强度和断裂韧性。用氧化钇稳定的四方相氧化锆（Y-TZP），当晶体粒度控制在纳米级（小于100nm）时，可能带来材料性能的突变，如材料强度和断裂韧性的显著提高等。同时，氧化钇稳定的氧化锆还是一种优良的气敏材料（用于氧气传感器）和固体电池材料。
目前制备纳米氧化锆粉体的方法分液相法和气相法。其中液相法有共沉淀法、水热法、溶胶－凝胶法、微乳液法等。这些方法各有其特点，但也存在很多不足。如共沉淀法一般是以氧氯化锆为原料，在锆盐溶液中加入沉淀剂，得到氢氧化物沉淀，再经过滤、洗涤、干燥、煅烧、研磨得到氧化锆粉体。这种方法比较简单易行，可制得粒度小、成分较易控制的多组分纳米粉末，不足之处是制得的粉体往往存在较多的硬团聚体，影响制品的烧结温度和力学性能。为了解决粉体的团聚问题，采用加入分散剂并控制温度在乙醇中陈化的方法，可制备出低温可烧结的纳米氧化锆粉体。水热法制备纳米氧化锆一般以锆的无机或有机化合物为原料，可制得粒径小、高分散的粉体。水热法的不足之处是制备条件较苛刻，成本较高，产量较低。溶胶－凝胶法和醇盐水解法使用锆的有机化合物，同样存在着原料来源困难，价格较高，水解法反应时间长、产率过低、难以工业化生产等缺陷。气相法生产纳米氧化锆粉体，所得产物分散性较好，可以连续制备。但气相法不适用于制备多元组分氧化物粉体，并且组分的可控性也相对较差，而且气相法所使用的原料价格较高，需要高纯的原材料以及昂贵的设备，而产量却较低。例如以四氯化锆为原料，在高温反应器中与水蒸气混合、水解，制备纳米氧化锆粉末。不过，要用这种方法获得四方相稳定的氧化锆粉体，还需要将气相法得到的纯氧化锆粉体浸入金属盐溶液中，蒸发、干燥、焙烧。
尽管这些方法有许多的优点，但是它们都存在能耗大、污染严重、生产周期长等缺
点。采用固相法合成纳米氧化锆，可以减少去离子水的大量消耗，降低各种复杂原料及有机分散剂对大气环境的污染，降低粉末煅烧温度，缩短生产周期，降低能耗，同时可回收使用副产品，实现资源循环再生利用。
固相合成法是以分析纯氢氧化钠和氯氧化锆为原料，通过低温强碱合成法，简单、方便地合成二氧化锆晶核，再通过热处理形成四方或立方相二氧化锆纳米粉，其一次颗粒尺寸约为7nm左右。与其他方法相比，该方法具有粉末预烧温度低、能耗小、操作简便、资源可循环利用、对环境污染小等优点，是一种绿色合成方法。
固相反应合成纳米氧化锆的工艺方法是：按一定的比例称量分析纯的氢氧化钠和氯氧化锆，在玛瑙研钵中进行固相混合。注意加料的先后顺序，为确保氯氧化锆分子处于强碱环境，应将氯氧化锆逐步地加入到适当过量的氢氧化钠中进行搅拌混合。用去离子水洗出的搅拌料静置后沉淀物快速沉积。沉淀物经过滤、水洗后置于烘箱中干燥。将烘干料置于高温炉中，加热到500℃保温1ｈ后随炉冷却，即得到二氧化锆纳米粉。为了获得室温下稳定的立方相或四方相氧化锆，需要在氧化锆中掺杂某些其它氧化物，如氧化钇、氧化钙、氧化镁、氧化钪、硝酸钇等，形成复合氧化物。其工艺流程如下图所示：
该反应的机理是：由于氢氧化钠具有强碱性、易吸潮及溶解于水中时放出大量热的性质，对氢氧化钠搅拌研磨时，其粒子表面就有局部的“微区溶液”存在。当加入极易溶于水的氯氧化锆后，在强碱作用下，氢氧化钠夺取氯氧化锆中的结晶水或吸取空气中的水分，形成“微区溶液”，开始溶解氯氧化锆粒子表面的分子，引发类似于酸碱中和反应而放出大量热能。这些热量的产生一方面使水蒸发成气体逸出，另一方面使许多氯氧化锆粒子在水表面张力或者毛细管力的作用下而收缩、团聚成块。表面产生的生成物等因素阻碍氢氧化钠粒子的进一步“入侵”反应，使蒸汽的形成停止在反应初期。随着搅拌的进行，原料被机械粉碎后，大量的氢氧化钠分子与氯氧化锆粒子相接触，在搅拌研磨作用下，与粒子表面的氯氧化锆分子进行原位合成反应，同时放出大量的热，再次引起收缩。由于粒子尺寸的不断减小，反应不断的进行而释放出的水使混合物呈现粘稠状，这就进一步加剧了氯氧化锆及氢氧化钠的溶解和反应。
另外当加入强碱，引入大量的羟基离子后，在反应过程中由于有相当于酸碱中和反应放出的热量，使反应过程中的温度维持在80℃以上。其次，混合物在搅拌研磨过程中，虽然粒子质量和尺寸均较小，碰撞冲击力也较小，但是由于接触点面积更小，导致在碰
撞中接触部位有很高的应力，加之大部分碰撞能量在短暂时间内消耗于极小的接触部位，使机械搅拌产生了高能量密度。所有这些因素使得在整个反应过程中局部短暂反应点的温度上升，使表面接触点原子热运动加剧，产生反应，导致局部有规则的聚合体间脱水形成氧化锆晶核。
初期形成的氧化锆晶核又起到了某种研磨剂的作用，提高了反应效率。这种循环不断进行，粒子尺寸不断减小，生成物不断增多。当反应完全后，搅拌研磨产生的热使粘稠状中的水分不断挥发，使混合物重新呈现固态粉末。
这种方法由于非液态中没有水的表面张力(或者很小)，原子迁移速度慢，以及固态氢氧化钠环境阻碍了晶核的成长，因而产物尺寸细小。
这种氢氧化锆在低温时就转变为氧化锆的反应是由于氢氧化锆中架桥羟基在高于80℃以上时是不稳定的，容易发生脱水反应而形成氧化锆，其反应方程式如下:
ZrOCl2·8H2O+2NaOH ＝ZrO2·xH2O+2NaCl +(9-x)H2O 用低温强碱合成法可以直接在室温下合成二氧化锆晶核，经过热处理后，使晶核长大，从而形成完整的、粒径约为7nm左右的二氧化锆纳米粉。该法产生的副产品可以经过简单处理后作为化工原料循环使用。
三、仪器和试剂
1、仪器
玛瑙研磨1个，天平1台，烘箱1台，高温炉1台，真空泵及抽滤系统1套，抽滤漏斗1个，250mL烧杯2个，陶瓷皿。
2、试剂
氯氧化锆，氢氧化钠，硝酸钇等均为分析纯。
四、实验步骤
1、将氯氧化锆和钇、钙的盐（硝酸盐或氯化物）以摩尔比为：1︰0.01～0.2的比例称量，按摩尔比（混合物与氢氧化钠之比）为1︰2～20的比例称量氢氧化钠。例如：按摩尔比1︰0.1分别称取分析纯氯氧化锆6.4550g，硝酸钇0.766，且将二者混合均匀，并按混合物与氢氧化钠摩尔比为1︰10称取氢氧化钠8.12g。
2、先将氢氧化钠放入容器中，然后逐步加入氯氧化锆及硝酸钇的混合物进行搅拌、研磨，混合物加完后，再研磨混合10分钟，使反应完全，混合均匀。
3、将制备的混合物在200℃的温度下热处理1小时后，在上述反应物中加入水，搅拌，沉淀10分钟。
4、沉淀物经过滤、水洗后置于烘箱中干燥，在80℃烘干3小时后，在500℃预烧l小时，冷却后进行研磨即得纳米氧化锆粉体。对制备的烘干料进行X荧光光谱化学成分分析，Cl－检测不到即小于仪器的检测精度（＜10µg/g）。将烘干料预烧（500℃，1小时）后进行X射线衍射分析，其主要晶相为立方（四方）相，一次粒径≤10nm。
五、副产品的回收
将滤液经过盐酸中和处理干燥后得到的粉末进行XRD分析，发现其为高纯度的氯化钠晶体，它可作为一种化工原料循环使用。在化学沉淀法及其他方法中，由于各种反应物浓度、反应速度受到严格控制，因而产生的滤液中副产品的浓度很小，而且成分复杂，难以分析提纯、回收循环使用。因此低温强碱法的资源消耗低，污染小。
六、数据处理
1．计算氧化锆的实际收率，并解释与理论收率相差较大的原因。
2．画出制备流程图。
七、问题与思考
l．氧化锆有哪些用途？
2．欲获得纳米粒度的氧化锆，应注意什么操作条件？是否还有其他办法？
3．固相合成纳米氧化锆有什么优点？
4．固相合成氧化锆的反应过程中有哪些现象？
5．加入硝酸钇的作用是什么？
纳米级二氧化锆合成方法综述 姓名：刘嘉瑞学号：2011121279 摘要：纳米级二氧化锆是一种新型的高科技材料,有着广泛而重要的用途。根据 国内外研究制备的最新进展及其发展趋势,综述了纳米级二氧化锆的制备技术及 其分析测试与表征，还有近年来新的应用领域和研究前沿。 关键词：纳米级二氧化锆制备方法分析测试与表征应用 1 引言 二氧化锆是唯一具有酸性、碱性、氧化性和还原性的金属氧化物,因此在工业合成、催化剂、催化剂载体、特种陶瓷等方面有较大的应用价值。为了更好满足应用方面的要求,二氧化锆呈现出高纯化、纳米化、复合化的发展趋势,因此纳米二氧化锆的制备研究、介孔二氧化锆的制备研究、二氧化锆的掺杂研究等新兴课题将是未来一段时间需要大力开展的工作。 2 气相法 气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体,使之在气体状态下发生物理变化或化学反应,最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。 2.1 气体中蒸发法 气体中蒸发法是在惰性气体或活泼性气体中将金属、合金或陶瓷蒸发气化,最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。其优点是颗粒的形态容易控制,其缺陷是可以得到的前驱体类型不多。有人用氢电弧等离子体法、激光加热法、爆炸丝法等制备出二氧化锆纳米颗粒。 2.2化学气相合成法(CVS) CVS法是将一种挥发性的金属有机物前驱体在减压下分解而形成。具体反应过程是用99.99%的氦气气流和叔丁基锆一起喷入反应区,同时通入氧气流。氦气和氧气流量比例为1：10,气流压力为1 kPa,反应温度为1000℃,气流经过反应器使锆的化合物被分解,形成ZrO2纳米颗粒,最后利用温度梯度收集颗粒。该法的优点是纳米微晶的形成过程是在均匀气相下进行的,故得到的微粒均匀,温度压力和气流的流动易控制,实验具有可重复性,但产量较低,成本较高。 2.3化学气相沉积法 CVD法是在一定的反应条件(~300℃,5 h, 101133 kPa)下,反应前驱物蒸气在气态下分解得到ZrO2,ZrO2形成时具有很高的过饱和蒸气压,自动凝聚形成大量晶核,这些晶核在加热
实验2 纳米氧化锆的固相合成 一、目的和要求 1、通过锆盐与氢氧化钠的固相反应，了解固相合成法的特点。 2、掌握固相合成纳米氧化锆的基本原理和制备过程。 二、实验原理 氧化锆由于其固有的化学成分、晶体结构、粒度等基本性质，因而具有化学稳定性好、热传导系数小、硬度大等优点，是一种重要的结构和功能陶瓷材料。普通氧化锆在常温至1170℃以单斜相存在，加热到1170℃～2370℃时转变为四方相，2370℃以上时由四方相转变成立方相（2700℃左右熔融）。由于纯氧化锆的高温相（立方相或四方相）随着温度的降低会转变成低温相（单斜相）。要获得室温下稳定的高温相氧化锆，就需要在氧化锆中掺杂某些其它氧化物，如氧化钇、氧化钙、氧化镁、氧化钪等，形成复合氧化物。这种掺杂的四方相部分稳定或全稳定的氧化锆在相变增韧和微裂纹增韧方面性能优良，具有极高的室温强度和断裂韧性。用氧化钇稳定的四方相氧化锆（Y-TZP），当晶体粒度控制在纳米级（小于100nm）时，可能带来材料性能的突变，如材料强度和断裂韧性的显著提高等。同时，氧化钇稳定的氧化锆还是一种优良的气敏材料（用于氧气传感器）和固体电池材料。 目前制备纳米氧化锆粉体的方法分液相法和气相法。其中液相法有共沉淀法、水热法、溶胶－凝胶法、微乳液法等。这些方法各有其特点，但也存在很多不足。如共沉淀法一般是以氧氯化锆为原料，在锆盐溶液中加入沉淀剂，得到氢氧化物沉淀，再经过滤、洗涤、干燥、煅烧、研磨得到氧化锆粉体。这种方法比较简单易行，可制得粒度小、成分较易控制的多组分纳米粉末，不足之处是制得的粉体往往存在较多的硬团聚体，影响制品的烧结温度和力学性能。为了解决粉体的团聚问题，采用加入分散剂并控制温度在乙醇中陈化的方法，可制备出低温可烧结的纳米氧化锆粉体。水热法制备纳米氧化锆一般以锆的无机或有机化合物为原料，可制得粒径小、高分散的粉体。水热法的不足之处是制备条件较苛刻，成本较高，产量较低。溶胶－凝胶法和醇盐水解法使用锆的有机化合物，同样存在着原料来源困难，价格较高，水解法反应时间长、产率过低、难以工业化生产等缺陷。气相法生产纳米氧化锆粉体，所得产物分散性较好，可以连续制备。但气相法不适用于制备多元组分氧化物粉体，并且组分的可控性也相对较差，而且气相法所使用的原料价格较高，需要高纯的原材料以及昂贵的设备，而产量却较低。例如以四氯化锆为原料，在高温反应器中与水蒸气混合、水解，制备纳米氧化锆粉末。不过，要用这种方法获得四方相稳定的氧化锆粉体，还需要将气相法得到的纯氧化锆粉体浸入金属盐溶液中，蒸发、干燥、焙烧。 尽管这些方法有许多的优点，但是它们都存在能耗大、污染严重、生产周期长等缺
低温固相合成的发展现状与研究进展 ??? 摘要：本文对低温固相合成这种无机合成新方法进行综述，介绍了我国近年纳米材料、发光材料、半导体材料的低温固相合成的技术研究现状,并对其发展方向提出展望. 关键词：低温固相合成；纳米材料；发光材料；半导体材料 Low-Temperature Solid-State Synthesis of Development Status and Research Progress ??? Abstract:This paper are reviewed some new method about the Low-temperature solid-State synthesis of inorganic synthesis. The Nano-materials Luminescent materials Semiconductor materials by solid state reactions at low temperature in recent years, these synthetic technologies are reviewed, and development direction for this field is put out. Key words:Low-Temperature Solid-State Synthesis；Nano-materials；Luminescent materials；Semiconductor materials 低温固相合成化学是室温或近室温(小于40℃)条件下的固－固相化学反应是近几年刚刚发展起来的一个新研究领域。相对于传统的高温固相反应而言，低温固相反应可以合成一些热力学不稳定产物或动力学控制的化合物，这对人们了解固相反应机理，尽早实现利用固相化学反应行定向合成和分子装配大有益处。此外，从能量学和环境学的角度考虑，低温固相反应可大大节约能耗，减少三废排放，是绿色化工发展的一个主要趋势。 目前，低温固相合成化学可以合成出二百多种簇合物，其中有些是利用液相不易得到的新型簇合物：如鸟巢状结构、双鸟巢状结构、半开口的类立方烷结构。利用低温固相反应方法可以方便地合成单核和多核配合物，还可以合成高温固相反应及液相反应无法合成的固配化合物等。利用低温固相反应可以合成各种功能材料，如非线性光学材料等，气敏材料等，还有化学防伪材料、生物活性材料，铁电材料，无机抗苗剂及荧光材料等。利用低温固相反应合成各种纳米材料是最近的研究热点，用该方法合成的氧化物、金属及合金等已在许多方面取得了应用。 1、低温固相合成方法合成纳米材料的发展现状与研究进展 1.1纳米氧化镍的低温固相合成及电容性能研究及展望 韩丹丹，景晓燕，王君，徐鹏程，李蕾，公敬欣通过低热固相反应法合成了纳米氧化镍，在不同温度热处理条件下研究氧化镍的结构、形貌及其作为超级电容器电极材料的电化学性能。采用XRD和SEM表征产物的结构特点，采用循环伏安和恒流充放电等方法表 征其电化学性能。XRD测试结果表明，所制备的氧化镍为立方相，且随着热处理温度升高，晶型趋于完整。SEM和电化学测试结果表明，高温热处理（>400℃）使样品团聚更为严重，导致电极材料利用率降低，质子传递阻力加大，比电容急剧下降；低温处理颗粒分布均匀，粒子间存在孔道，使电极具有较大的比容量（228 F/g）和良好的化学稳定性，在20 mV/s 快速扫描速率下，电极显示出良好的倍率特性。 纳米氧化镍可以做成超级电容器的电极，超级电容器具有更高的比电容量，可存储的比电容量为静电电容器的10倍以上。同时，它又具有传统化学电源无法比拟的高功率密度、长循环寿命及优越的脉冲充放电性能。因此对纳米氧化镍合成的研究有着重要的意义[1]。1.2纳米硫化镉低温固相合成的新方法研究 唐文华,邹洪涛,蒋天智,刘吉平以硫代乙酰胺(TAA)与氯化镉为原料,用低温固相反应合成纳
摘 要 本文简要介绍目前二氧化锆的制备方法（共沉淀法、溶胶—凝胶法、喷雾热解法、金属有机物水解法、水热法、反向胶团法等），主要以水热法为例,详细介绍其制备过程及步骤，并检测制得二氧化锆的各项性能（红外、XRD)。本文采用水热法制备氧化钇稳定氧化锆（YSZ ）纳米粉术，以Zr 4+和Y 3+的氢氧化物为热前驱体，氢氧化钾和碳酸钾作矿化剂，研究水热处理温度、PH 值和矿化剂浓度对水热合成纳米氧化锆晶型结构的影响。实验的各项性能结果表明:高的反应温度有利于立方氧化锆的生成,矿化剂的加入对合成产物晶化度和晶粒大小有显著的影响，体系pH 值会影响水热前驱体的结构,进而影响水热合成纳米氧化锆的晶型.在Y 2O 3 掺杂量比较大的时候,PH 值的变化对氧化锆晶型的影响不明显，晶型由掺杂量决定。在本文中还附有二氧化锆制备步骤及其性能检测的各种实验数据，用到的实验仪器，可操作性强，从而为制备粒度和晶型可控的纳米二氧化锆粉末提供实验依据. 关键词： 二氧化锆 制备方法 水热法 性能检测
Title Preparation and properties of zirconium dioxide detection Abstract This paper introduces the preparation methods of the present zirconia（Coprecipitation、Sol - gel method、Spray pyrolysis、Hydrolysis of metal organic、Hydrothermal、Reverse micelles and so on）. Case Study of the main hydrothermal. Details of their preparation process and steps，and detection system was the performance of zirconia （XRD). In this paper, hydrothermal yttria stabilized zirconia nano—powder technique to Zr4+ and Y3+in the hydroxide precursor for the heat，potassium hydroxide and potassium carbonate as a mineralizer of hydrothermal treatment temperature，PH value and mineralizer concentration on the hydrothermal synthesis of nano-zirconia crystal structure。Experimental results show that the performance：the high temperature is conducive to the formation of cubic zirconia，the addition of mineralizer on the synthesis of the product crystallinity and grain size have significant effects, pH value of hydrothermal precursor structure，thereby affecting the hydrothermal synthesis of nano—crystalline zirconia. Y2O3doping in time than the larger, pH values on the crystal structure of zirconia was not obvious, crystal form determined by the doping。Also included in this article zirconia preparation steps and performance testing of a variety of experimental data used in the experimental apparatus and operable so as to prepare a controlled particle size and crystal structure provide the experimental nano-zirconia powder basis. Keywords Zirconia Preparation Hydrothermal Performance Testing
无机材料合成及工艺复习提纲 主要题型：填空、选择、名词解释、简答、综合实践〔材料合成设计〕 第一章绪论 1、化学的核心任务:是研究化学反响与创造新物质；无机合成化学的目标:是为创 造新物质和新材料提供高效、对环境友好的定向合成与制备手段，并在此根底上逐步开展无机材料的分子工程学。 无机合成内容：经典合成—极端条件下合成—特殊的合成—软化学和绿色合成方法典型无机化合物的合成——典型无机材料的合成 2、现代无机合成化学研究成果的先进性表现在哪四个方面？ ⑴高难度合成与特殊制备技术的快速开展使具有复杂功能体系的新化合物、物相与物态合成数量大幅度增加，开发了大量复合、杂化与组装材料； ⑵在合成与制备化学开展的根底上开拓了大量新合成反响、合成路线与合成技术，包括极端条件下的合成，各类高选择性合成反响技术等； ⑶生产过程中绿色(节能、高效、干净、经济)合成路线的研究与开发； ⑷特定功能与生物活性的化合物、分子集合体与材料的分子设计、定向合成与分子(晶 体)工程研究的积极开展。 3、软化学合成的概念及其特点。〔储氢合金的工作〕 软化学是相对于硬化学而言的。它是指在较温和条件下实现的化学反响过程。软化学合成也属绿色化学范畴。〔水法冶金〕 特点：1.不需用高纯金属作原料；2.制得的合金是有一定颗粒度的粉末，不需在使用时再磨碎；3.产品本身具有高活性；4.产品具有良好的外表性质和优良的吸放氢性能；5.合成方法简单；6.有可能降低本钱；7.为废旧储氢合金的回收再生开辟了新途径 4、极端条件下的合成中极端条件包含哪些要素？〔金刚石晶体的生成〕 极端条件是指极限情况，即超高温、超高压、超真空及接近绝对零度、强磁场与电场、激光、等离子体等。
无机合成化学 研究无机物质及其不同物态的学科 无机合成是研究无机物质(包括单质、化合物及复合物)及其不同物态如单晶态、多晶态、非晶态、超微粒子、纤维、薄膜等的合成原理、合成技术、合成方法及对合成产物进行分离提纯及鉴定和表征的一门学科。 无机合成inorganic syntheses 无机合成又称无机制备，合成新的无机物及研究新的合成方法是其主要任务。 无机合成得合成对象除了一般的无机物，现已扩展到金属有机化合物、生物无机化合物、原子簇化合物、无机固体材料等方面。有关无机物的物理、化学性质及反应规律的知识及经验的积累和总结奠定了无机合成化学的基础，据此进行特定结构和性质的无机材料定向设计和合成是无机合成的发展方向。有代表的无机合成技术有：经典的水溶液化学法和高温固相反应、电解法、非水溶剂法、化学气相沉积法、电弧法、光化学法、水热法等。近年来又发展了高温、高压等极端条件下的化学合成，以及以溶胶-凝胶法为代表的在温和条件下进行的所谓“软化学”合成。
无机合成化学概述 第一章无机合成化学概述 无机合成化学是无机化学的一个重要组成部分。涉及到化学方面 的全部内容，这里着重 介绍有代表性的无机新材料的合成技术。 所涉及的内容主要包括： 1．无机合成化学概述 2．特种条件下无机合成反应 3．水热-溶剂热合成技术 4．几类重要的无机功能材料的制备 第一章无机合成化学概述 §1-1 无机合成化学的意义 化学已经成为一门满足社会需要的中心科学，因为它与人类的日 常生活如：食物、能源、材料、资源、环境及健康等密切相关。其中尤以合成化学为技术基础的各种物质起着至关重要的作用。 作为化学学科中当之无愧的核心，合成化学已成为化学家改造世 界创造未来最有力的工具。合成化学领域的每一次进步都会带动产业的一次革命，如19世纪染料工业的开创； 20世纪中叶因高分子的合成，推动了非金属合成材料工业的建立；
第二章 试述气体的来源和净化步骤。如何除去气体中的水分。 答： ⑴来源：工业制备和实验室制备 ⑵净化步骤：a除去液雾和固体颗粒。b 干燥。c 除氧。d 除氮 ⑶一是让气体通过低温冷阱，是气体中的水分冷却下来，已达到除水的目的 二是让气体通过干燥剂，将水分除去。 干燥气体的干燥剂有几种类型？选择干燥剂应该考虑哪些因素？ 答: 种类：一类是可同气体中的水分发生化学反应的干燥剂 一类是可吸附气体中水分的干燥剂 因素：a干燥剂的吸附量，干燥剂的吸附量越大越好 b吸附速率，吸附速率愈快愈好。 c残留水的蒸气压，吸附平衡后残留水的蒸气压愈小愈好 d干燥剂的再生，干燥剂越易再生成本越低 如何进行无水无氧实验操作？P 答 1 无水无氧操作室2保护气体及其净化3 试剂的储存和转移4 反应、过滤和离心分离及升华提纯5 样品的保存和转移 溶剂有哪些类型？质子溶剂有哪些特点？质子惰性溶剂分为几类？举例说明答： 溶剂类型：质子溶剂，质子惰性溶剂，固态高温溶剂 质子溶剂的特点：都能自电离，这些溶剂主要是些酸碱 质子惰性溶剂分类： a惰性溶剂，基本不容计划不自电离。如四氯化碳，环己烷等
b偶极质子惰性溶剂，即极性高但电离程度不大的溶剂。乙腈，二甲基亚砜等 c两性溶剂，三氟化溴 d无机分子溶剂，二氧化硫，四氧化二氮 使用溶剂时应考虑哪些因素？依据哪些原则？ 答： 因素：①反应物的性质②生成物的性质③溶剂的性质 原则：a反应物充分溶解b反应物不与溶剂作用c使副反应最少d易于使产物分离 什么叫拉平效应和区分效应？ 答： 拉平效应：但一种酸溶于任一溶剂时，酸中的质子完全转移给溶剂分子，这种现象被称为拉平。当不同的酸在同一溶剂中被拉平时，它仍在该溶剂中所表现的酸性强度时相同的。即原有的酸性差别因溶剂无法区分而被拉平，这种效应被称为溶剂的拉平效应。 区分效应：能区分酸（或碱）强弱的作用为区分效应。具有区分效应的溶剂为区分溶剂。 第三章 化学气相沉积法有哪些反应类型？该法对反应体系有什么要求？在热解反应中用金属烷基化物和金属烷基氧化物作为源物质时，得到的沉积层分别为什么物质?如何解释？P47--- 答： 1、反应类型：热分解反应；化学合成反应；化学输运反应。 2、要求： ①反应物在气温下最好是气态，或在不太高的温度下就有相当的蒸气压，且容易获得高纯产品。 ②能够形成所需要的材料沉积层，反应副产物均易挥发 ③沉积装置简单，操作方便。
1．氯化铁是常见的水处理剂，无水FeCl3的熔点为555 K，沸点为588 K。工业上制备无水FeCl3的一种工艺流程 如下： (1)氯化铁能用作水处理剂的原因是___________________________________ (必要的文字和化学方程式说明)。 (2)吸收塔中吸收剂X是________________________，有关反应的离子方程式是________________________。 (3)温度超过673 K时，捕集器中捕集到的物质的相对分子质量为325，该物质的分子式为________________。 (4)从副产物FeCl3溶液中获得FeCl3·6H2O的方法是_____________________。 (5)用FeCl3溶液(32%～35%)腐蚀印刷线路板的废液中含FeCl3、FeCl2和CuCl2。用化学方法回收废液中铜的方 法是__________________________(用反应式表示并简述操作要点)。 2．(2014·江苏化学，16)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6－2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。 (1)酸浸时反应的化学方程式为________________；滤渣Ⅰ的主要成分为________(填化学式)。 (2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6－2x。滤渣 Ⅱ的主要成分为________(填化学式)；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是______________(用离子方程式表示)。 (3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是__________________；与吸收 SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 3．浅绿色的硫酸亚铁铵晶体[又名莫尔盐(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]比绿矾(FeSO4·7H2O)更稳定，常用于定量分析。莫 尔盐的一种实验室制法如下： (1)向废铁屑中加入稀硫酸后，并不等铁屑完全溶解而是剩余少量时就进行过滤，其目的是 ______________________________；证明溶液A中不含Fe3＋的最佳试剂是________(填字母序号)。 a．酚酞溶液b．KSCN溶液c．烧碱溶液d．KMnO4溶液 操作Ⅰ的步骤是：加热蒸发、________、过滤。 (2)浓度均为0.1 mol·L－1莫尔盐溶液和(NH4)2SO4溶液，c(NH＋4)前者大于后者，原因是 _____________________________________________________。
非金属材料纳米二氧化锆 摘要：本文介绍了纳米二氧化锆的结构和性质，纳米二氧化锆的一些制备方法及应用。由于纳米二氧化锆具有优良的物理和化学性能，它的应用也将会越来越受人瞩目。 关键词：纳米二氧化锆；制备方法；应用； 纳米材料是指在三个维度空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料的分类方法很多，如果按照维数分类的话，可分为四类：零维纳米颗粒、纳米团簇、一维纳米线、纳米管、纳米带及纳米棒等、二维纳米片、超晶格及厚度在纳米尺度的薄膜等、三维以零维、一维或二维材料为结构单元的聚集材料和多孔材料等。通过研究已问世的纳米材料有很多种，包括金属纳米材料、半导体纳米材料、陶瓷纳米材料、高分子纳米材料以及由它们组成的各种复合材料等。纳米材料繁多的组成形式和千变万化的结构特征，开拓了化学领域特别是材料化学的研究新阵地，同时也大大扩展了材料的应用范围。作为一种重要的结构功能材料，二氧化错具有耐高温、硬度大、热稳定性和化学稳定性好等特点，在燃料电池、隔热、信息、电子及仿生材料等领域有着广泛的应用，业界对二氧化锆纳米材料的研究也非常活跃，其合成与应用已引起广大研究者的重视。 1.二氧化锆的结构与性质 1.1二氧化锆的结构 二氧化锆(ZrO2)有三种物相结构:当温度高于2370℃时,二氧化锆为立方蛮石型结构 (c-ZrO2;),空间群为Fm3m,由Zr4+构成的面心立方点阵占据二分之一八面体空隙,O2-占据面心立方点阵所有的四面体空隙;1170-2370℃之间二氧化结以四方相形式存在(t-ZrO2;),四方二氧化锆相当于蛮石结构沿着C轴伸长而变形的晶体结构,空间群为P42/nmc;室温下二氧化浩以单斜形式存在(m-ZrO2),单斜二氧化锆晶体则可以看作四方结构晶体沿着P角偏转一定角度而构成的,空间群为P21/c (如图1-1所示)。不同物相的二氧化锆的晶格常数和密度列于表 1-1[1] 图1-1 立方(a)、四方(b)、单斜(c)二氧化锆的单胞结构 单斜相（(monoclinic）四方相（(tetragonal）立方相（(cubic）（1-1） 从热力学角度来说,室温下单斜相是稳定相,四方相和立方相是亚稳相。如方程式1-1所示,加热时二氧化锆由单斜相转变为四方相,体积收缩;在温度变化、应力或其它外界条件作用下亚稳的四方相会转化为单斜相,并伴有3%~5%的体积膨胀,同时这种相变与四方相的颗粒大小及含量也有密切关系[1]。
二氧化锆纳米材料 一．用途：纳米氧化锆本身是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损和低热膨胀系数的无机非金属材料,由于其卓越的耐热绝热性能，20世纪20年代初即被应用于耐火材料领域。 自1975年澳大利亚学者K.C.Ganvil首次提出利用ZrO2相变产生的体积效应来达到增韧陶瓷的新概念以来,对氧化锆的研究开始异常活跃。——利用其高硬度、抗磨损、耐刮擦、不燃的特性,极大的提高涂料的耐磨性和耐火效果。由于其导热系数低、并具备特殊光学性能,可用于军事、航天领域的热障涂料及隔热涂料。纳米复合氧化锆具备特殊光学性能,对紫外长波、中波及红外线反射率达85%以上;且其自身导热系数低,可提高其隔热性能。——由于不同晶型纳米氧化锆体积不同,可制备具备自修复功能的功能性涂料。 纳米复合氧化锆行业主要企业产能分布
二.目前的制备方法：化学气相沉积（CVD）法，液相法（包括醉盐水解法，沉淀法，水热法，徽乳液法，溶液姗烧法等），徽波诱导法及超声波法等几大类。 三．具体介绍方法：利用溶胶-凝胶法制备出高度有序的二氧化锆纳米管 简介：溶胶一凝胶法是指金属醉盐或无机盐经水解形成溶胶,然后使溶胶一凝胶化再将凝胶固化脱水,最后得到无机材料.在无机材料的制备中通常应用溶胶—凝胶方法,与传统的合成方法相比,具有高纯度、多重组分均匀以及易对制备材料化学掺杂等优点.该方法要使前驱体化合物水解形成胶体粒子的悬浮液（溶胶）后,成为聚集溶胶粒子组成凝胶,凝胶经过热处理得到所需的物质.溶胶—凝胶沉积法广泛用于在模板的纳米通道中制备纳米管或线.本文主要结合溶胶—凝胶法和模板合成法制备二氧化锆纳米管.由于锆的无机盐价格便宜且对大气环境不敏感［,我们利用锆的无机盐（氯化氧锆）作为前驱体溶液制备稳定的溶胶. 具体过程：
纳米氧化锆生产工艺流程 English Answer: Raw Material Preparation. The production of nanosized zirconia powder typically starts with the preparation of raw materials, which involves: Zirconium Source: Zirconium-containing compounds such as zircon (ZrSiO4), zirconia (ZrO2), or zirconium oxychloride (ZrOCl2) can be used as zirconium sources. Stabilizer: Stabilizers are added to control the crystal size and prevent agglomeration during the synthesis process. Common stabilizers include yttria (Y2O3), ceria (CeO2), or calcia (CaO). Chemical Synthesis.
Several chemical synthesis methods can be employed to produce nanosized zirconia: Sol-Gel Method: In this method, a homogeneous solution containing zirconium precursors, stabilizers, and solvents is prepared. The solution undergoes a series of hydrolysis and condensation reactions to form a gel, which is then dried and calcined to obtain nanosized zirconia. Co-Precipitation Method: This method involves the co-precipitation of zirconium and stabilizer precursors in an aqueous solution. The precipitate is then filtered, washed, and calcined to produce zirconia nanoparticles. Hydrothermal Synthesis: Nanosized zirconia can be synthesized under hydrothermal conditions, where the precursors are sealed in an autoclave and heated at high temperature and pressure. Physical Vapor Deposition (PVD)。 In PVD techniques, zirconia is vaporized from a solid
反应规律问题，实验技术，分离方法，结构鉴定和表征问题，前沿课题 无机合成与反应规律问题 具有一定结构、性能的新型无机化合物或无机材料合成路线的设计和选择，化合物或材料合成途径和方法的改进及创新是无机合成研究的主要对象。 为了开展深入研究，必须具备坚实、广阔的合成化学基础，其中包括化合物的物理和化学性能、反应性、反应规律和特点，它们与结构化学间的关系，以及热力学、动力学等基本化学原理和规律的运用等等。无机合成从常规合成到特殊实验技术条件下的合成，以至正在兴起的定向设计合成的整个发展过程，就是随着人们对上述合成化学与反应规律认识的不断加深而发展起来的。 主要的实验技术和方法有高温和低温、水热与溶剂热、高压和超高压、放电和电化学、电氧化还原、无氧无水、各类CVD、溶胶－凝胶、单晶和晶体生长、各类分离技术等。如： 固相反应或界面反应－－－高温、高温高压条件； 具有特殊结构和性能的表面或界面的制备－－－超高真空条件； 非金属间化合物－－－低温真空条件； 非热力学稳定态化合物－－－等离子体、激光条件。 传统的分离方法：重结晶、分级结晶和分级沉淀、升华、分馏、离子交换和色谱分离、萃取分离等； 特种的分离方法：低温分馏、低温分级蒸发冷凝、低温吸附分离、膜分离、高温区域熔融、晶体生长中的分离技术、特殊的色谱分离、电化学分离、渗析、扩散分离等。 无机合成中的结构鉴定和表征问题 无机材料和化合物的合成对组成和结构有严格的要求，组分和结构的鉴定和表征在无机合成中是具有指导作用的。 表征既包括对合成产物的表征，又包括特殊材料结构中非主要组分的结构状态和物化性能的测定，还需对合成反应过程中间产物的组分和结构进行检测。 最常用的表征方法：X射线衍射，各类光谱如可见、紫外、红外、拉曼、顺磁、核磁，以及低能电子衍射、俄歇电子能谱、低速离子散射光谱，高分辨电子显微镜等近期发展起来的实验技术。 现代无机合成中涉及那些基本问题？ 无机合成与反应规律问题。无机合成中的实验技术和方法问题、无机合成中的分离问题，无机合成中的结构鉴定和表征问题 无机合成中的前沿课题有哪些？ 1 新型结构无机化合物或材料的创新 特殊结构无机化合物和材料：层状及层间嵌插化合物、介孔材料、各类结构缺陷 特殊聚集态的无机化合物和材料：纳米粒子、纳米线/管、单晶、非晶态、无机膜、团簇 无机功能材料的复合、组装与杂化：材料多相复合、材料组装中的宿－客体化学 2 新合成反应、路线与技术的开发 溶胶－凝胶合成方法：陶瓷与陶瓷基复合材料，纳米与纳米复合材料，玻璃态与玻璃复合材料，纤维及其复合材料，无机膜与复合膜 低热固相反应方法：原子簇化合物的合成，多酸化合物的合成，固相配位化合物的合成，非线性光学等功能材料，纳米及纳米复合材料 3 极端条件下的合成方法及技术 超高真空、无重力的极端条件：合成无位错的高纯度晶体 中温中压水热条件：合成具有特定价态、特殊构型与晶貌的晶体 4 软化学合成方法及技术 硬化学合成方法（极端条件下的合成方法）必须有高精尖的设备和巨大的资金投入。 软化学方法依靠人的知识、智慧、技能和创造力，是一个具有智力密集型特点的研究领域。 5 绿色合成反应与工艺 软化学强调反应条件的温和及反应设备的简单，从而达到节能、高效的目的，在某些条件下也是经济、洁净的，这与绿色合成一致。 绿色合成化学是全方位地要求达到高效、节能、经济、洁净。 6 仿生合成与无机合成中生物技术的应用 仿生合成是指模仿生物矿化中无机物在有机物调制下形成过程的无机化合物或无机材料合成，也称有机模板法。 7 无机合成基础理论的研究 极端条件下，合成反应的热力学与反应动力学，高温固相合成中的高温界面反应动力学，温和条件下，溶胶－凝胶过程的无机缩聚理论，低热固相反应机理，纳米材料合成的原理
无机合成参考题
无机合成化学参考题 1.进行无机合成时;选择溶剂应遵循什么样的原则 答：有利于反应进行 对人毒性较小 对环境污染小 不是很贵 2.分子筛可以用于纯化与催化反应的原理是什么 答：原理：分子筛中有均匀的空隙结构当物质大小与分子筛空隙大小相近时就会透过分子筛进而阻挡一部分物质;达到纯化的目的..分子筛中有许许多多的空腔;空腔内又有许多直径相同的微孔相连;这些微孔能将极性不同;沸点不同;饱和程度不同的分子分离开来就可以达到纯化的作用.. 分子筛经过质子交换处理后;表面具有丰富的质子酸位;可以在酸催化反应中可以提供很高的催化活性;其孔道结构形成选择性也可催化炼油反应.. 3.以1:1摩尔比的MgO和Al2O3的混合物反应生成尖晶石为例来讨论固体反应过程的影响 因素..并解释为什么在实际实验中反应生成两界面以1:2.7的比例移动 4.精细陶瓷与传统陶瓷有什么区别 答：原料：前者使用粘土为主要原料;后者则使用可以在化学组成、形态、粒度和分布精确控制的氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物等为主要原料.. 成分：前者由粘土产地决定;后者因为是纯化合物由人工配比决定..
定制工艺：前者主要是手工来制坯;上釉工艺;以炉窑来生产;后者主要用等静压; 注射成型和气相沉积来获得相对精确的和较大密度的坯体;以真空烧结等先进烧结手段.. 性能：前者主要用来观赏;生活使用;后者则具有高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、绝缘以及在磁、电、光、声、生物工程各方面具有的特殊功能在高温机械等领域得到广泛的应用.. 5.什么叫水热与溶剂热合成;影响水热反应的因素有哪些 答：概念：水热与溶剂热合成指在一定温度下100—1000°C和压强1-100MPa条件下利用溶液中物质化学反应来合成材料;重点研究高温和密闭或高压条件下溶液中的化学行为与规律一般在特定类型的密闭容器活高压釜中进行的一类有效的合成方法.. 影响因素：溶液中的溶剂种类;如水或者非水 反应物本身性质 温度一般是较低温度 压力;pH等 反应时间;添加剂; 6.溶胶—凝胶合成的原理是什么该合成方法有哪些特点 答：原理：一般以无机物或者金属醇盐做前驱体;在液相将这些原料均匀混合;并进行水解;缩合化学反应;在溶液中形成稳定的透明溶胶体系;溶胶经过陈化;胶粒间缓慢聚合; 形成三维空间网络结构的凝胶;形成凝胶;再经过干燥;烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料..
无机合成技术的基本原理和实验操作 无机合成技术是一门研究通过人工合成方法制备无机材料的学科，在现代化工、材料科学和能源领域发挥着重要作用。本文将从无机合成技术的基本原理和实验操作两个方面进行探讨。 一、无机合成技术的基本原理 1. 基本概念和目标 无机合成是指通过化学反应将无机原料转化为具有特定结构和性能的新材料的 过程。无机合成的目标是根据应用的需要，选择适当的合成路径和条件，在实验室或工业生产中制备出所需的无机材料。 2. 反应机理和选择 在无机合成中，反应机理的理解和选择是至关重要的。通过了解反应的动力学 和热力学原理，可以确定最佳的合成条件和实验参数。反应机理的研究还可以为合成新型材料提供理论依据。 3. 材料设计和优化 无机合成技术在材料设计和优化中具有重要意义。通过合理选择合成路径、控 制反应条件和添加剂，可以改变材料的形貌、结构和性能，实现对材料的优化调控。 二、无机合成技术的实验操作 1. 实验前准备 在进行无机合成实验之前，要进行必要的实验前准备工作。首先，要认真阅读 所选合成方法的研究文献和操作手册，了解实验方法和要求。其次，要准备好所需的实验器材和试剂，确保实验条件的准确性和安全性。
2. 反应装置和条件 无机合成实验中常用的反应装置有烧杯、烧瓶、容量瓶等。合理选择反应装置和控制实验条件，可以有效控制反应的进行和产物的生成。例如，在高温合成中，可以使用高压釜或炉管等装置，提供适宜的反应环境。 3. 反应步骤和控制 无机合成实验一般包括反应物的配制、反应的进行和产物的分离等步骤。在每个步骤中，都需要严格控制反应的时间、温度和溶剂等因素。不同的反应方法和材料要求，需要采取不同的操作方式和控制策略。 4. 分析和表征 无机合成实验完成后，需要对合成产物进行分析和表征。常用的表征方法包括X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱等。通过对产物的表征，可以了解合成材料的结构特征和性能属性。 总结： 无机合成技术是一项复杂的工程，需要深入理解反应机理和合成原理，严格控制实验操作和条件。通过研究无机合成技术的基本原理和实验操作，可以为合成新型无机材料和开发相关应用提供有力支撑。未来随着材料科学和工艺技术的不断发展，无机合成技术将继续发挥重要作用，并推动材料科学的进一步创新和应用。
分散剂(PMAA-NH4)质量分数和 pH值对纳米氧化锆悬浮液分散效果的影响 导读：本文通过测量不同分散剂的质量分数和pH值以及纳米氧化锆悬浮液的流变曲线,研究了分散剂的质量分数和pH值对纳米氧化锆悬浮液分散的影响.实验结果表明,PMAA-NH4对纳米氧化锆有明显的分散效果,在pH值等于9以及分散剂的质量分数为0.3%时,分散效果最好. 饶坚,陈沙鸥,戚凭,安惠中,李延强(青岛大学物理系,山东青岛266071) 摘要：通过测量不同分散剂的质量分数和pH值以及纳米氧化锆悬浮液的流变曲线,研究了分散剂的质量分数和pH值对纳米氧化锆悬浮液分散的影响.实验结果表明,PMAA-NH4对纳米氧化锆有明显的分散效果,在pH值等于9以及分散剂的质量分数为0.3%时,分散效果最好. 关键词：纳米氧化锆悬浮液分散流变曲线 氧化锆是一种重要的相变增韧材料,纳米技术的发展,给氧化锆增韧带来了新的机遇,但是,在纳米颗粒增韧的过程中,由于颗粒尺寸很小,比表面大,因此表面自由能很高,极易团聚。团聚的结果,使纳米颗粒尺寸变大,完全丧失纳米材料的性能。同时,在纳米颗粒制备的过程中,分散也是至关重要的[1,2]。这样, 颗粒分散就成为一个关键环节。颗粒分散情况的好坏,既可以通过直接考察颗粒直径的分布状况[3],也可以用悬浮液的分散性来衡量。对于氧化锆颗粒悬浮液的分散性,国内已经有人做过了研究[4,5],对颗粒在介质中分散的过程,也进行了一般性的介绍[6]。研究人员在不同实验条件下进行观察研究,发现ｐＨ值与合适的分散剂及其质量分数对纳米颗粒的分散和悬浮液的分散性有重要的影响[7,8]。本文将具体讨论氧化锆纳米颗粒的分散问题,着重研究分散剂质量分数和ｐＨ值对分散效果的影响。 粉末,平均粒径70nm,质量分数为99.9%,采用的分 1 实验纳米级单斜ZrO 2 散剂为聚甲基丙烯酸铵(PMAA-NH )水溶液,质量分数为5%,相对分子质量为1000。 4 OH质量分数为25%～28%的水溶液用来调节悬浮液pH值。采用NXS-11A 分析纯NH 4 旋转粘度计在室温下测量纳米ZrO 水悬浮液流变曲线,测量时选用Ａ系统。测量 2 从15.50s-1开始,不断增加剪切速率,直到剪切应力达到仪器满量程为止。为了确保测量结果的可靠性,在每一个剪切速率下,保持刻度指示5min稳定后记录数据。 2 实验结果及讨论 2.1 pH=9 时分散剂质量分数与分散效果的关系悬浮液的分散效果一般用悬 悬浮液并不是一种简单的牛顿流体,故一浮液的粘度来表征,但是由于纳米ZrO 2 般不存在一个简单的粘度值,但是通过流变曲线的测量,可以观察悬浮液的分散性和稳定性。首先观察不同的分散剂质量分数对分散效果的影响。在固相体积分数为15%纳米氧化锆悬浮液中,分别加入相当于悬浮液总质量的 ), pH值固定为9,分别0,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%分散剂聚甲基丙稀酸铵(PMAA-NH 4 测量这5种悬浮液的流变曲线,如图1所示。从图1可以看出,不加分散剂,剪切速率为105.1s-1时,剪切应力就已经达到26.51Pa,并且随着剪切速率的增加,剪切应力变化十分陡峭;分散剂加入后,剪切应力有明显的降低。如当分散剂质量
最新整理微纳米氧化锆制备方法的专利技术分析 微纳米氧化锆制备方法的专利技术分析 引言 氧化锆有三种晶型，低温为单斜晶系，相对密度为5.65g/cm3；高温为四方晶系，相对密度为 6.10g/cm3；更高温度下转变为立方晶系，相对密度为6.27g/cm3。单斜氧化锆加热到1xxxx℃时转变为四方氧化锆，这个转变速度很快并伴随7%～9%的体积收缩。但在冷却过程中，四方氧化锆往往不在1xxxx℃转变为单斜氧化锆，而在1000℃左右转变，是一种滞后的转变，同时伴随着体积膨胀。在固定组成陶瓷基体中，氧化锆的相变温度随粉体颗粒直径的减小而降低，在冷却过程中大颗粒先发生转变，小颗粒在较低温度下发生转变，当颗粒足够小时能够提高材料强度的四方氧化锆可以保存到室温，甚至室温以下。因此，减小氧化锆粉体粒度对于提高材料强度是非常有利的，这样新型的高科技材料微纳米氧化锆应运而生。 高纯超细氧化锆粉体的研制兴起于20世纪五、六十年代。随着制备工艺的不断发展和完善，先后出现了中和沉淀法、水解沉淀法、醇盐水解沉淀法、水热分解法及溶胶-凝胶法等各种制备方法。国内制粉的研究起步较晚，如醇盐水解法及溶胶-凝胶法的等先进的制粉方法的研究才刚刚开始。 目前制作氧化锆粉体的方法可分为三种：固相合成法、液相合成法和气相合成法。其中液相合成法效率高、粉末颗粒质量好，设备比较简单，因而得到广泛的应用。 本文主要以专利数据为分析样本，研究有关微纳米氧化锆的制备方法的国内外专利申请整体情况、主要技术分支的专利申请情况、主要申请人专利申请分析等问题。本文所依据的数据来自中国专利文摘数据库（ ABS），外文数据库（VEN），