纳米硼化锆的合成及表征
纳米氧化锆的制备和表征
纳米氧化锆的制备和表征赵婷;王钢;齐嘉豪;武越;孙晓敏【摘要】纳米氧化锆被誉为是一种比较理想的多功能催化剂.主要进行纳米氧化锆的合成技术研究,为下一步系统开展纳米氧化锆的性能和应用研究奠定技术基础.基于溶胶-凝胶和水热合成机理,采用氯氧化锆为锆源,非离子表面活性剂脂肪酸甲基乙氧基化物为模板剂合成纳米氧化锆前驱体,重点考察合成温度和干燥煅烧温度对纳米氧化锆孔隙结构的影响,最佳工艺下制备的纳米氧化锆,比表面积可达400m2/g 以上.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2018(044)012【总页数】1页(P88)【关键词】纳米氧化锆;水热合成;孔隙结构【作者】赵婷;王钢;齐嘉豪;武越;孙晓敏【作者单位】山西新华化工有限责任公司,山西太原 030008;山西新华化工有限责任公司,山西太原 030008;山西新华化工有限责任公司,山西太原 030008;山西新华化工有限责任公司,山西太原 030008;山西新华化工有限责任公司,山西太原030008【正文语种】中文【中图分类】TB3321 实验首先将一定质量（容量）的模板剂溶于水中，水浴加热，完全溶解后搅拌一定时间，然后逐滴加入碳酸氢铵（沉淀剂）溶液搅拌均匀，再将上述溶液逐滴加入到锆盐溶液中，剧烈搅拌一定时间（设定30min）后，将其装入聚四氟乙烯高压釜中进行水热反应，反应时间为8.5～10h，然后用无水乙醇或一定浓度的NaOH溶液进行洗涤，过滤，干燥煅烧，利用ASAF3000孔隙结构测定仪对样品进行表征评价。
孔隙结构分析利用德国麦克公司的ASAF3000比表面与孔隙度测定仪测定77K静态条件下液氮吸附等温线。
2 结果与讨论2.1 合成温度的影响实验设计不同的合成温度梯度：110℃、120℃、130℃、140℃、150℃，考察水热合成温度对纳米氧化锆孔隙结构的影响。
吸附等温线见图1，孔径分布见图2：图1 不同温度条件合成样品吸附等温线图2 不同温度条件合成样品孔径分布由图1和图2可见，随着合成温度的升高，合成氧化锆的比表面积先显著增大后下降并趋于不变的趋势，合成温度为120℃时可得到较高比表面积的样品。
纳米科技材料的合成与表征方法详解
纳米科技材料的合成与表征方法详解引言：纳米科技材料是一种特殊的材料，具有特殊的物理、化学和生物学特性。
纳米科技的发展已经在众多领域如电子、医疗、环境和能源等方面展现出了巨大的潜力。
本文将详细介绍纳米科技材料的合成与表征方法。
一、合成方法：1. 原位合成法：原位合成法是通过控制反应条件，在溶液等介质中，使得金属、合金、氧化物或薄膜等纳米材料在原位生成。
例如，溶胶凝胶法、热浸渍法和微乳液法等。
2. 物理法：物理法是通过物理手段制备纳米材料，例如，溅射法、等离子体法和球磨法等。
这些方法对晶体结构和形貌具有更好的控制能力。
3. 化学还原法：化学还原法是通过化学反应将金属离子还原成金属颗粒。
常见的方法有化学沉淀法、水热法和溶剂热分解法等。
4. 模板法：模板法是通过利用模板孔道的微小尺寸限制，使得材料在模板孔道内形成纳米结构。
常见的方法有硅胶模板法、无机膨胀模板法和胶体晶体法等。
二、表征方法：1. 扫描电子显微镜（SEM）：SEM是一种广泛应用于纳米材料表面形貌观察的方法。
它能够通过扫描材料表面并采集电子散射信号，生成高分辨率的图像。
2. 透射电子显微镜（TEM）：TEM是一种观察纳米材料内部结构的方法。
在TEM中，通过透射电子束通过样品，可以得到原子级别的分辨率，并获得纳米材料的晶体结构、晶格参数和晶体缺陷等信息。
3. X射线衍射（XRD）：XRD是一种广泛应用于纳米材料的物相分析方法。
通过照射样品表面，利用入射X射线的散射模式，可以确定样品的晶体结构和晶格参数。
4. 热重分析（TG）：TG是一种通过测量材料在升温过程中失去的质量，来确定材料热稳定性和分解过程的方法。
它可以用于研究纳米材料的热分解特性和热稳定性。
5. 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）：UV-Vis可以通过测量纳米材料吸收不同波长的光线来确定材料的光学性质。
这包括能隙、吸收强度和色散等信息。
三、纳米材料合成与表征的应用：纳米材料合成与表征方法的发展为各个领域的应用提供了基础。
纳米二硼化锆粉体的制备与表征
纳米ZrB2粉体的制备摘要二硼化锆陶瓷粉体是一种黑色粉末，其化学分子式为：ZrB2，分子重量112.84，密度4.52g/cm3，是六方晶系的准金属结构化合物，是一种高级工程材料，在各个领域有着广泛应用。
高熔点(3040℃)、高硬度、高稳定性以及良好的导电性、导热性、抗氧化性和抗化学腐蚀性，使以二硼化锆为原料制成的复合陶瓷综合性能优异。
另外，二硼化锆具有良好的中子控制能力，可用于核工业。
其各种优良特性使其成为很有发展前景的高性能耐火材料。
采用了透射电镜(TEM)实验测试技术对制备的纳米粉体进行表征。
以氯氧化锆为锆源，以NH3〮H20与ZrOCL2〮8 H20生产沉淀剂，利用特殊液相沉淀法制备了纳米Zr(OH)2粉体。
将沉淀至于NH4BO3溶液中，分别用烘干和共沸剔除水分，消除使硼酸吸附纳米Zr(OH)2上，通过在氢气环境下，煅烧Zr(OH)2和NH4BO3消除氮氢氧，从而制得纳米硼化锆。
在上通过扫描电镜分析研究了锆源浓度、NH3〮H20和H3BO3的用量、溶胶pH值、陈化时间等因素对硼化锆颗粒大小的影响。
本文实验研究部分研究了用NH4〮H20为沉淀剂法制得的纳米硼化锆粉体，颗粒粒径随硼酸溶液的浓度增大而减小。
研究在不同温度下煅烧Zr(OH)2和NH4BO3的混合物，与NH4Cl一起作为沉淀剂法制得的纳米二硼化锆粉体，颗粒粒径随温度的浓度增大而减小。
关键字：纳米；二硼化锆；制备；表征Preparation of nano-ZrB2 powderAbstractDiboride zirconium ceramic powder is a black powder, the chemical formulas for ZrB2, molecular weight 112.84, 4.52 g/cm3 density, is six FangJing department must metal structure compound, is a kind of advanced engineering materials, has a wide application in all fields. High melting point (3040 ℃), high hardness and high stability and good electrical conductivity and thermal conductivity, oxidation resistance and corroZrB2 resistance of chemical resistance, make with diboride zirconium as raw material made of composite ceramic comprehensive performance is excellent. In addition, diboride zirconium has good neutron control ability, can be used for the nuclear industry. The variety of fine properties that make it a very promising high performance refractory. This paper used the nano experimental center of our patent technology, special liquid preparation of nanometer particle ZrB2 precipitation. Using transmisZrBn electron microscopy (TEM) test technology on the preparation of nanometer powder characterized. To chlorine zirconia for zirconium source, NH3〮H20 and ZrOCL2〮8 H20 precipitation agent production, use special liquid preparation of nanometer Zr precipitation (OH) 2 powder. As for NH4BO3 solution will precipitation, respectively for drying and boiling water were eliminated, eliminate make boric acid adsorption nano Zr (OH) 2, through in the hydrogen environment, calcining Zr (OH) 2 and NH4BO3 eliminate nitrogen hydrogen and oxygen, which made the nano boron zirconium. By scanning electron microscopy (sem) in the source concentration, NH3〮zirconium H20 and the dosage of the H3BO3, sol pH value, Chen factors such as the time of boron zirconium of particle size effect. The experiment research part is used to study the NH3〮H20 precipitation agent for the legal system of the nano boron zirconium powder, with the particle size of boric acid solution concentration and decreases. Research in different temperature burning Zr (OH) 2 and NH4BO3 mixture of NH4Cl and together as the precipitation agent of the method, the nano diboride zirconium powder, the concentration of the particle size with temperature and decreases.Key Words: nano; Diboride zirconium; Preparation; characterization目录摘要 (I)第一章绪论 (1)1.1纳米科学与纳米材料 (1)1.2纳米二硼化锆的性质及应用 (2)1.2.1纳米二硼化锆的性质 (2)1.2.2纳米二硼化锆的应用 (3)1.3纳米粉体的表征方法 (5)1.4论文的选题意义和目的 (5)第二章纳米二硼化锆的制备方法 (6)2.1碳还原法制备Z R B2粉体 (6)2.2硼化锆陶瓷材料的制备 (6)2.3 Sol-Gel法 (7)2.4 水热合成法 (7)2.5 超重力反应法 (7)2.6 微乳液反应法 (8)2.7纳米Z R B2的CO2沉淀法制备 (8)第三章纳米粉体制备机理的探讨 (9)3.1液相中胶粒析出过程 (9)3.1.1亚稳态及亚稳相 (9)3.1.2胶粒析出过程的推动力 (9)3.1.3 临界核与临界自由能 (10)3.1.4成核速率公式 (12)3.2长大过程 (14)3.3小粒子碰撞理论 (14)3.4晶粒析出过程中各种影响因素 (15)3.5L AMER图 (18)3.6液相胶粒析出相变方程 (18)3.7特殊液相沉淀法法制备纳米粉体的原理 (18)第四章纳米二硼化锆的制备与表征 (21)4.1纳米Z R B2的制备的药品与仪器 (21)4.2用氯化氨作为沉淀剂制备Z R B2的沉淀法 (23)4.2.1 纳米ZrB2粉体制备的实验机理 (24)4.2.2 制备实验过程 (24)4.2.3 透射电镜分析 (25)4.3陈化时间对Z R B2颗粒的影响 (28)4.4小结 (28)总结 (28)致谢参考文献第一章绪论1.1 纳米科学与纳米材料纳米科学是研究1～100 nm范围内物质所特有的现象和功能的科学，是研究在十亿分之一到千万分之一米内，原子、分子和其他类型物质的运动和变化的科学。
纳米硼化锆的合成及制备
诚信声明本人声明：我所呈交的本科毕业设计论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。
本人签名：日期：年月日北京化工大学毕业设计（论文）毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：纳米硼化锆合成及表征学院：材料学院专业：材料科学与工程班级：材料0703班学号：200722072学生：王琦指导教师：李友芬专业负责人：李志林1．设计（论文）的主要任务及目标获得高纯度纳米硼化锆，分析不同工艺合成机理。
2．设计（论文）的基本要求和内容基本要求: 能进行课题文献查阅、翻译、阅读，并写出文献综述；确定实验方案，能完成规定的进度；能详细记录、准确分析和正确处理实验数据，并能分析及解决实验中遇到的难题；能较好地应用本专业基本理论和专业知识，分析问题、解决问题，能提出具有创造性水平的研究结果，能按照毕业论文撰写要求，完成毕业论文。
内容:（1）通过溶胶-凝胶法获得合适的硼化锆前躯体；（2）探讨不同烧结方式对合成硼化锆的影响；（3）探讨合成纳米硼化锆的机理。
3．主要参考文献[1].方舟，傅正义，王皓，等. 中国有色金属学报, 2005,15(11):1699-1706.[2].Roberta Licheri,Roberto Orru,Antonio Mario Locci,et al. American Chemical Society Published on Web. 2007, 46, 9087-9096.[3] A.L.Wayda,l.F.Scnneemeyer,and R.L.Op1la.American Institute of Physics, 1988, 53(5), 361-363.北京化工大学毕业设计（论文）纳米硼化锆的合成及表征摘要以H3BO3为硼源，葡萄糖为碳源，草酸为成胶剂，采用溶胶-凝胶法，通过ZrOCl2溶液中制备硼化锆前驱体。
纳米氧化锆粉体的制备与表征
纳米氧化锆粉体的制备与表征共沉淀法共沉淀法是在水溶性锆盐与稳定剂的混合水溶液中加入氨水等溶液，反应后生成不溶于水的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、醋酸盐等，再经加热分解得到高纯度纳米超细粉。
张渊明等⋯以ZrOC1 ·8H 0为原料，加入Y 0 为稳定剂，搅拌时向混合液中滴加氨水生成沉淀，经分离、水洗和喷雾干燥后制得的纳米z ，晶粒大小为20 nm左右，比表面积可达79．5 n{／g。
反应器对纳米材料的合成及最终产品的性能有影响。
由于物料在不同形式的反应器中具有不同的流动和传热传质特征，导致反应器中浓度、温度及停留时间分布不同，从而影响着物料间的反应与晶体成核和生长过程的相对速度，进而影响着最终产物的粒度和粒度分布。
钱刚等‘采用共沉淀法，将Kenics型静态混合器应用于ZrO 纳米粉体的制备，研究了物流在其中的流动状态，并研究了静态混合器单元数、反应物浓度和流量等因素对粉末性能的影响。
结果表明，静态混合器可消除反应器内物料在径向的浓度和温度等差别，物料在其中的流动状态近似于活塞流；反应物浓度越大，粉末的一次粒径越小，但团聚粒径变大，而增大反应物流量则有利于生成粒径较小的粒子。
共沉淀法工艺简单，所得纳米粉体性能较好，但在洗涤后的沉淀物中，有少量初始溶液中的阴离子及沉淀剂中的阳离子残留物，对纳米粉体的烧结性能产生不良影响。
李燕等以共沉淀法制得纳米ZrO 超细粉，用硬脂酸对其表面进行改性，发现表面发生了类似于酸和醇生成酯的酯化反应，在粒子表面形成单分子膜，使表面由极性转变为非极性，提高了纳米z 超细粉的分散性。
水解沉淀法利用金属的明矾盐溶液、硫酸盐溶液、氯化物溶液、硝酸盐溶液等在高温下经过较长时间的水解可以形成氧化物超微粉。
例如，加热ZrCIO 溶液使其沸腾，水解生成的HC1不断蒸发除去，使水解反应平衡不断向生成产物的方向移动，经过几天时间可以合成单分散态Zd3 超微粉。
其反应式如下：ZrOC12+(3+n)H20一zr(OH)4nH20+2HC1此法操作简单，但能耗较大，反应缓慢且不经济。
燃热还原法制备硼化锆粉体工艺研究
燃热还原法制备硼化锆粉体工艺研究燃热还原法是一种适用于高温材料制备的新型技术。
它能够通过高温还原的方式，制备出各种性能优异的复合材料。
其中，燃热还原法制备的硼化锆粉体是一种具有很高烧结活性的新型材料。
本文将重点描述燃热还原法制备硼化锆粉体的工艺研究。
一、燃热还原法制备硼化锆粉体的原理燃热还原法是一种利用介质燃烧还原物质的高温处理方法。
在这种方法中，通过高温还原物质会与燃烧物质反应产生大量的热能和气体，从而使原料中的化学键断裂。
这些气体中包含的活性原子和分子可以与原料中的原子和分子反应生成新的化合物。
在硼化锆粉体的制备中，一般利用钛、铝等还原剂还原氧化锆，并加入硼酸源反应生成硼化锆。
因此，燃热还原法是一种高效制备硼化锆粉体的方法。
二、燃热还原法制备硼化锆粉体的步骤1. 原料准备将所需的硼酸铅、氧化锆、还原剂等原料按照配比精确称量，并将其混合均匀。
2.颗粒设计选择合适的颗粒大小并进行粉碎、筛选，以便实现最佳的烧结性能。
3.混合将预先称量的原料混合均匀，在密闭的容器中进行反应。
4.高温反应将混合好的原料置于高温炉中，在适宜的气氛下进行燃烧反应。
在此期间，原料会被还原并在氧化剂和还原剂反应的同时合成硼化锆。
燃烧结束后，将反应产品取出。
5.后续处理将燃热还原法制备的硼化锆样品粉碎、篩分，去除杂质，从而形成粒径均匀、成分纯正的硼化锆粉末。
三、影响燃热还原法制备硼化锆粉体的因素1. 混合方法好的混合方法可以充分混合化学品，并且得到均匀的新材料；不好的混合方法会导致剩余原料在取出时出现聚集。
而这样的剩余原料会造成均匀性差、纯度低的硼化锆粉末。
2. 热量燃热还原反应的化常常主要受热量的影响。
热量过低导致了反应不完全和质量差异，而热量过高影响了燃烧的有效性和产品的形状和尺寸。
3. 温度温度是燃热还原反应中最关键的因素之一。
正确的温度会直接关系到燃热还原反应的成功或失败。
温度过低会导致反应速率过慢，温度过高则会导致化学反应失控。
《硼化锆的合成工艺研究》
《硼化锆的合成工艺研究》摘要：本文旨在研究硼化锆的合成工艺，通过实验探究了不同合成条件对产物性质的影响，优化了合成工艺参数，并对其可能的应用领域进行了探讨。
本篇论文将从文献综述、实验材料与方法、实验结果、讨论和结论等几个方面对硼化锆的合成工艺进行详细阐述。
一、文献综述硼化锆作为一种重要的无机化合物，具有优异的物理和化学性质，在高温超导材料、催化剂、陶瓷材料等领域具有广泛的应用前景。
因此，其合成工艺的研究具有重要意义。
目前，国内外学者已经开展了大量的研究工作，通过不同的合成方法制备出了不同形态和性质的硼化锆。
然而，关于硼化锆的合成工艺仍存在一些问题，如合成温度高、产物纯度低等。
因此，本文旨在通过实验探究优化硼化锆的合成工艺，提高产物的纯度和产量。
二、实验材料与方法1. 实验材料本实验所使用的原料主要包括氧化锆、硼酸等。
所有试剂均为分析纯，使用前未进行进一步处理。
2. 实验方法本实验采用固相反应法合成硼化锆。
具体步骤如下：（1）按一定比例将氧化锆和硼酸混合均匀；（2）将混合物置于高温炉中，在一定温度下进行反应；（3）反应结束后，对产物进行冷却、研磨、过筛等处理；（4）对产物进行表征分析，包括X射线衍射、扫描电镜等。
三、实验结果1. 合成条件对产物性质的影响本实验探究了反应温度、反应时间、原料配比等因素对产物性质的影响。
实验结果表明，在适当的反应温度和原料配比下，可以获得纯度较高的硼化锆产物。
同时，反应时间也对产物的性质产生影响，过长的反应时间可能导致产物的结晶度降低。
2. 产物表征通过X射线衍射和扫描电镜等手段对产物进行表征，结果表明合成的硼化锆具有较高的纯度和良好的结晶度。
产物的形貌和粒径大小也得到了较好的控制。
四、讨论通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 反应温度是影响产物性质的重要因素。
在适当的温度下，可以促进原料之间的反应，提高产物的纯度和产量。
但是过高的温度可能导致产物的结晶度降低，因此需要控制好反应温度。
氮化硼纳米粉的合成与表征
氮化硼纳米粉的合成与表征氮化硼（BN）是一种非常重要的陶瓷材料，因其高温稳定性和良好的机械性能被广泛应用于高温材料、催化剂、纳米材料等领域。
而氮化硼纳米粉作为一种新型纳米材料，其具有优异的力学性能、高电导率、光电性能、热稳定性等特点，因此也受到了广泛的关注。
本文将介绍氮化硼纳米粉的合成方法以及表征方法。
一、氮化硼纳米粉的合成方法目前常见的氮化硼纳米粉的合成方法有机械球磨法、氧化还原法、热分解法、化学气相沉积法、等离子体法等。
本文将重点介绍机械球磨法和热分解法。
1. 机械球磨法机械球磨法是一种常用的制备纳米粉末的方法。
该方法的原理是在球磨罐内加入适量的氮化硼、铁、钨等原料，经过一段时间的球磨后，氮化硼纳米粉就得到了制备。
机械球磨法的优点是简单易行、操作方便，并且制备的氮化硼纳米粉具有很高的纯度和晶格度。
但是，由于这种方法中使用的机械能量比较大，容易造成纳米粉末表面受到不同程度的破坏和氧化，影响其性能。
2. 热分解法热分解法是一种利用化学反应或物理变化来制备纳米粉末的方法。
该方法的原理是将适量的硼酸和尿素加入热沉积炉中，通过升温反应产生氮化硼纳米粉。
热分解法的优点是制备过程简单，纯度高、形貌均匀，而且不会破坏粉末的表面状态。
但该方法的缺点是产率相对较低，同时对反应条件要求较高，需要掌握非常准确的反应温度和反应时间等因素。
二、氮化硼纳米粉的表征方法氮化硼纳米粉的表征是评价其性能和表面状态的关键，常用的表征方法有XRD、SEM、TEM、Raman等。
1. XRDXRD是一种实验方法，可以用来表征材料的晶体结构和晶粒大小。
该方法适用于多种材料，包括氮化硼纳米粉。
通过XRD分析的结果可以得到氮化硼纳米粉的结晶度、晶格参数、晶粒尺寸等信息。
2. SEMSEM是扫描电子显微镜的缩写，主要用于观察物体表面的形貌和显微结构。
通过SEM观察氮化硼纳米粉的表面形貌，可判断其粒径大小、形态、均匀性等表面性质。
3. TEMTEM是透射电子显微镜的缩写，用于对材料进行超高分辨率的图像观察。
硼化锆粉体的制备与表征
硼化锆粉体的制备与表征
魏春城;陈志伟;田贵山;冯柳
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2009(023)00z
【摘要】采用碳热还原法,在氩气气氛下1750℃保温1h制备出ZrB2粉体,反应物ZrO2、B2O3和C物质的量比为1:1:10,其中ZrO2以凝胶形式加入,ZrO2凝胶通过NaBH4滴定ZrOCl2溶液制备,C分别以活性炭和炭纤维形式加入,聚乙二醇(PEG)作分散剂,乙醇作为混合介质.用XRD、SEM和EDS分析方法对所得粉体进行了表征.结果表明,用活性炭作为还原剂制备的ZrB2,颗粒细小、均匀,平均粒径在80nm左右,粒子为球形;用炭纤维作为还原剂制备ZrB2粉体,由于炭纤维活性差,反应不彻底.
【总页数】3页(P196-197,208)
【作者】魏春城;陈志伟;田贵山;冯柳
【作者单位】山东理工大学材料科学与工程学院,淄博,255049;山东理工大学材料科学与工程学院,淄博,255049;山东理工大学材料科学与工程学院,淄博,255049;山东理工大学材料科学与工程学院,淄博,255049
【正文语种】中文
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1.硼化锆粉体的制备与表征 [J], 魏春城;陈志伟;田贵山;冯柳
2.大气等离子喷涂用硼化锆粉体的喷雾造粒制备研究 [J], 刘源;王昕;冯潇强;江绍亮
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4.溶胶-凝胶法制备纳米硼化锆粉体的研究 [J], 艾江; 张力; 郑柯
5.非晶前驱体碳热还原法制备超细硼化锆粉体 [J], 王佰娜;段云彪;胡劲
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一种纳米硼化锆陶瓷纤维的制备方法[发明专利]
![一种纳米硼化锆陶瓷纤维的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/58c4a3dfee06eff9aef807ef.png)
专利名称：一种纳米硼化锆陶瓷纤维的制备方法专利类型：发明专利
发明人：颜秀珍
申请号：CN201510084643.3
申请日：20150212
公开号：CN105986336A
公开日：
20161005
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种陶瓷纤维领域内的一种纳米硼化锆陶瓷纤维的制备方法，包括如下步骤：1)溶解：将ZrOCl·8HO在水中溶解，将3mol/L的HBO溶液加入到与之体积比为2∶1的无水乙醇中；2)混合：将上述两种溶液以Zr和B的原子比1∶3-4混合，加入柠檬酸调节其pH值为2～4，搅拌3h以上，得到前驱体溶液；3)将前驱体溶液与纺丝助剂按体积比2∶1混合，得到硼化锆陶瓷纤维静电纺丝液；4)裂解：将纺丝液加入管式炉中，在氨气氛围下以10℃/min的升温速率加热至1000～1200℃，保温6～8h，自然冷却得到纳米硼化锆陶瓷纤维。
本发明制得的纳米硼化锆陶瓷纤维，不仅能承受超高温的环境，还具有抗热冲击性。
申请人：颜秀珍
地址：225004 江苏省扬州市广陵区广陵产业园董庄路18号
国籍：CN
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硼化锆陶瓷前驱体法制备及其表征
关 键 词 ： 化锆 陶 瓷 ； 相 前 驱 体 ； 热 还 原 反 应 ； 备 ； 征 硼 液 碳 制 表
中 图分 类 号 ： ． ５ ＴＱ１ ４ ７ ７ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ８ ０ １ ２ １ ） ４ ０ ２ —０ １ ０ —１ １ （ Ｏ ０ ０ — ０ ７ ３
第 ２ １卷 第 ４期 ２１ ０ ０年 ７月
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硼化 锆 陶瓷 前驱 体 法 制备 及 其表 征
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112+B2O3+5C=ZrB2+5CO
90
改变B元素的含量 改变 元素的含量
ZrOCl28H2O （质量/g） 质量 ） H3BO3 （质量/g） 质量 ） 葡萄糖 （质量/g） 质量 ） Zr : B : C (元素含量比 元素含量比) 元素含量比
纳米硼化锆的合成及表征 纳米硼化锆的合成及表征
指导老师： 指导老师：李友芬 报告人： 报告人：王琦 2011.6.8
内容提纲
1
前言与综述
2
实验方法 实验结果与讨论
3
4
结论
前言
•
ZrB2作为一种特殊的高温陶瓷材料， 作为一种特殊的高温陶瓷材料， 具有高的熔点、强度、硬度， 具有高的熔点、强度、硬度，良好的导 电导热性、阻燃性、耐热性、抗氧化性、 电导热性、阻燃性、耐热性、抗氧化性、 耐腐蚀性等特点， 耐腐蚀性等特点，逐渐得到了国内外科 研工作者的关注，并且在航空、 研工作者的关注，并且在航空、冶金等 高温领域得到了越来越广泛的应用。 高温领域得到了越来越广泛的应用。
Element BK CK OK ZrL Matrix
Wt% 27.34 45.84 10.21 16.62 Correction
At% 35.29 53.26 08.90 02.54 ZAF
结论
• (1).制备前驱体粉末原料时，Zr，B，C元素的含量比 (1).制备前驱体粉末原料时，Zr， 制备前驱体粉末原料时
第二次烧结： 第二次烧结 （1）.温度在0-1000℃范围 内，加热速度为10℃/min， 加热时间为100min。 （2） .温度在1000-1500℃范 围内，加热速度为15℃/min， 15 /min 加热时间为33.33min。 （3）.保持温度在1500℃， 保温时间为60min。 （4）.保温结束后开始降温， 降温速率为5℃/min，降温时 间为120min。
微波炉下烧制ZrB2 微波炉下烧制
微波烧结样品装置直观图
第一次烧结： 第一次烧结： 高火加热45min+中高火加 热30min 本次实验采用的是二 次烧结法，将第一次烧结 的样品经研磨后再次压制 成片，第二次烧结的工艺 与第一次烧结的工艺相同， 样品在经XRD检测后，样 品中只含有少量的ZrB2， 大部分为ZrO2。
• 在此特别感谢李友芬老师在本人毕设期间给予 在此特别感谢李友芬老师在本人毕设 李友芬老师在本人毕设期间给予
的指导和鼓励！ 指导和鼓励！ 和鼓励 • 同时也要感谢曹晓伟师兄在整个毕业设计过程 中，各个环节给予的耐心指导和帮助 ！ • 还要感谢实验里其他几位老师，师兄师姐，同 还要感谢实验里其他几位老师，师兄师姐， 届的本科生同学在此期间对我的关心， 届的本科生同学在此期间对我的关心，帮助和 支持！ 支持！
微波炉下前驱体（ 微波炉下前驱体（Zr:4B:25C） ） 加铝粉烧结后的XRD图 加铝粉烧结后的 图
第三次烧结： 第三次烧结： 高火加热45min+中高火加热30min 将前驱体粉末与烧结助剂（Bi2O3，ZnO）混合均匀，经 研钵研磨后压制成片，按上述工艺进行烧结。检测XRD结果 ZrO ZrB 表明，两样品中的主要成分都是ZrO2，只含有少量的ZrB2。
在气氛炉中的合成
第一次烧结： 第一次烧结 （1）.温度在0-1500℃范围内，加 热速度为10℃/min，加热时间为 150min。 （2）.保持温度在1500℃，保温时 间为60min。 （3）.保温结束后开始降温，降温 速率为5℃/min，降温时间为 120min。
气氛炉烧结工艺程序图
•
将溶胶-凝胶法制得 的前驱体粉末在气氛炉中 烧结，烧结的保温时间大 概是25min左右，烧结后 的样品为白色块状固体， 样品在经XRD检测后，主 晶相为单斜ZrO2，次晶相 为ZrB2。
试样Ⅰ 试样Ⅰ 试样Ⅱ 试样Ⅱ 试样Ⅲ 试样Ⅲ 试样Ⅳ 试样Ⅳ
1.628 1.628 1.628 1.628
1.243 1.243 1.243 1.243
1.651 2.477 3.302 4.128
1:4:10 1:4:15 1:4:20 1:4:25
制备前驱体粉末原料时，Zr， 制备前驱体粉末原料时，Zr，B，C元素的含量比应在1 元素的含量比应在1 C左右为最佳 左右为最佳。 Zr :4 B :25 C左右为最佳。
• (3).采用微波烧结的方法，未能得到理想的ZrB2粉体 (3).采用微波烧结的方法 未能得到理想的ZrB 采用微波烧结的方法，
，其原因可能是加热温度无法达到需要的反应温度， 其原因可能是加热温度无法达到需要的反应温度， 或者是ZrB 在合成的过程中被氧化。 或者是ZrB2在合成的过程中被氧化。
致谢
气氛炉合成
微波合成
烧结方式
超细ZrB2粉体
超细ZrB2粉体合成工艺流程图 超细
95
85
23 62. 4
1mol
试剂 用量 /mol
2mol 5mol
%T
16 81. 5
80
75 10 21. 82 14 36. 4 12 30. 08 10 87. 27 1000 88 6.3 3000 2000 Wavenumbers (cm-1)
试样Ⅰ 试样Ⅰ 试样Ⅱ 试样Ⅱ 试样Ⅲ 试样Ⅲ 试样Ⅳ 试样Ⅳ
1.628 1.628 1.628 1.628
0.777 0.932 1.088 1.243
4.128 4.128 4.128 4.128
1:2.5:25 1:3:25 1:3.5:25 1:4:25
改变C元素的含量 改变 元素的含量
ZrOCl28H2O （质量/g） 质量 ） H3BO3 （质量/g） 质量 ） 葡萄糖 （质量/g） 质量 ） Zr : B : C (元素含量比 元素含量比) 元素含量比
微波炉下前驱体（ 微波炉下前驱体（Zr:4B:25C） ） 二次烧结后的XRD图 二次烧结后的 图
第二次烧结： 第二次烧结： 中高火加热20min+高火加热 40min+中高火加热30min。 本次实验采用的是铝热 烧结法，烧结前，将前驱体 粉末与铝粉混合均匀，经研 钵研磨后压制成片，按上述 工艺进行烧结。样品在经 XRD检测后，样品中未发现 有ZrB2，大部分为ZrO2。
请各位老师批评指正
Ⅰ（Zr:8B:25C） Ⅱ（Zr:4B:25C） ） ） 39.13 93.37 34.76 91.17
•
此次实验证明了实验工艺的有效性， 此次实验证明了实验工艺的有效性， 但为了使此项实验更加具有实际意义， 但为了使此项实验更加具有实际意义， 必须缩短实验加热和保温的时间，故将 必须缩短实验加热和保温的时间， 实验中的气氛炉改为微波炉， 实验中的气氛炉改为微波炉，采用微波 烧结法制备ZrB2晶体。 晶体。 烧结法制备
1 3 1 2
1
1 1
1
1
2000
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
2θ(deg)
2θ(deg)
气氛炉下前驱体（Zr:8B:25C） 气氛炉下前驱体（ ） 烧结后的XRD图 烧结后的 图
样 品 粒径(nm) 粒径 纯度(%) 纯度
气氛炉下前驱体（Zr:4B:25C） 气氛炉下前驱体（ ） 烧结后的XRD图 烧结后的 图
烧结前质量 烧结后质量 烧结前质量 烧结后质量 (m/g) (m/g) 失重 (m/g) 失重率 失重率 (%) 体积收缩率 体积收缩率 （%） ）
样品Ⅰ 样品Ⅰ 样品Ⅱ 样品Ⅱ
0.392 0.364
0.154 0.135
0.138 0.129
35.2% 35%-40% 35.4%
微波炉下前驱体（ 微波炉下前驱体（Zr:4B:25C） ） +Bi2O3烧结后的 烧结后的XRD图 图
70
ZrOCl2 0.5
H3BO3 2
葡萄糖
65
60 32 14. 1
55
2.5
4000
Zr : B : C
1 : 4 : 25
取少许前驱体粉末Zr:4B:25C， ， 取少许前驱体粉末 采用KBr压片法进行红外光谱分 采用 压片法进行红外光谱分 结果见图。 析，结果见图。 经分析， 经分析，该前驱体含有的主要官 能团分别为： 能团分别为：OH，C=O，C—C， ， ， ， B—O，Zr—O—C，Zr—O—Zr等。 ， ， 等 组成空间网状结构， 组成空间网状结构，可形成胶体
ZrB2的应用 的应用
ZrB2-C质耐火材料 质耐火材料 ZrB2-BN质耐火材料 质耐火材料 离子加工用电极材料 耐磨材料与磨具
直接合 成法
还原反 应法
固相热 分解法
合成 方法
机械化 学法
自蔓延高 温合成法
气相法
实验方法
氧氯化锆溶液 混合溶液 加入碳源 凝胶 硼酸溶液
加入草酸
溶胶-凝胶法制 溶胶 凝胶法制 备前驱体粉末
4000 3500
1
1-ZrO2(单斜) 2-ZrB2
1
Intencity(cps)
3000 2500 2000 1500
1 2 12 2 1 1 1 1 1 1 11 1 1 11 1 1
1000 500 0 0 10 20
1
1
30
40
50
60
70
80
90
2θ(deg)
气氛炉下前驱体（ 气氛炉下前驱体（Zr:4B:25C） ） 烧结后的XRD图 烧结后的 图
气氛炉烧结工艺程序图
12000
8000
1
1
10000
1-ZrB2 2-ZrO2
7000
1-ZrB2 2-ZrC 3-ZrO2
8000
Intencity(cps)
6000 5000