纳米二氧化锆
纳米氧化锆的应用
纳米级二氧化锆的应用二氧化锆是一种具有高熔点、高沸点、导热系数小、热膨胀系数大、耐磨性好、抗腐蚀性能优良的无机非金属材料。
其纳米材料因具有比较高的比表面积而有许多重要用途，近几年来已成为科研领域中的一个热点，并被广泛应用于工业生产中。
由它可以制备出多种功能的陶瓷元件，在固体氧化物燃料电池热障涂层材料、催化剂载体润滑油添加剂气敏性耐磨材料等方面都有一定的应用和发展。
结构陶瓷方面，由于纳米二氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。
主要有:Y-TZP磨球、分散和研磨介质、喷嘴、球阀球座、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、光纤套筒、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、表壳及表带、高尔夫球的轻型击球棒及其它室温耐磨零器件等。
钇稳定纳米二氧化锆(优锆纳米材料)粒径小，纯度99.9%，平均粒径20-40纳米，烧出来的陶瓷通透性好，表面光洁度高，适合做牙科陶瓷，刀具陶瓷，结构陶瓷，生物陶瓷。
纳米氧化锆粉体(优锆纳米)，具有纳米颗粒尺寸细、粒度分布均匀、无硬团聚和很好的球形度。
生产中做到了精确控制各组分含量，实现不同组分之间粒子的均匀混合，严格控制颗粒尺寸、形态和结构，保证了产品的质量。
利用该产品掺杂不同元素的导电特性，在高性能固体电池中用于电极制造，成为电池专用。
纳米氧化锆粉体（40-50纳米）分散在水相介质中, 形成高度分散化、均匀化和稳定化的纳米氧化锆液(苏州优锆纳米材料)。
纳米氧化锆分散液除具有纳米粉体的特性外，还具有更高的活性、易加入等特性。
纳米氧化锆分散液做到产品中纳米材料以单个纳米粒子状态存在，客户使用能用到真正的纳米材料，用出真正的纳米效果，大大提高产品的性能。
纳米氧化锆分散液因为达到了完全单分散纳米状态，所以和其他材料表面接触后不是普通粉体材料的吸附，而是和化学键结合一体，所以有极高的稳定性，可以极大的提高耐水洗，耐磨、抗菌等性能，极大地发挥纳米材料的作用。
纳米二氧化锆在催化领域中的应用
纳米二氧化锆在催化领域中的应用二氧化锆由于其高韧性，在功能结构陶瓷领域得到了广泛应用，同时二氧化锆作为一种同时具有酸性、碱性、氧化性和还原性的金属氧化物，其特点和性质，使纳米二氧化锆在催化领域中具有十分重要的科研价值与应用前景。
近年来，对它的研究甚多，有的研究结果已应用于工业实践，并取得了较好的效果。
1 纳米二氧化锆催化剂zr02表面同时具有酸性和碱性，因此它也同时具有氧化性和还原性，既可作为催化剂，也可作为催化剂载体使用。
1．1纳米二氧化锆单一催化剂纳米二氧化锆催化剂在一氧化碳加氢合成异丁烯、二氧化碳加氢生成甲醇等方面有重要应用。
且纳米二氧化锆的制备方法对二氧化锆的物理性质和催化性能有较大的影响。
催化剂的酸碱性表征结果表明，酸碱性对催化剂的催化性能影响很大，催化剂上适宜的酸碱数量和酸碱比例是影响其催化cO加氢合成异丁烯性能的非常重要的因素。
Liu X M等“将纳米ZrO2。
催化剂应用于c02加氧生成甲醇的反应，实验结果表明，在c0。
加氢的反应中，c02表现出很高的转化率，使用纳米Zr02。
为催化剂制备得到甲醇，同时也表现出很高的选择性。
Masaru Watanabe…研究了在超临界水中，以纳米二氧化锆（VK-R30，生产商：宣城晶瑞新材料有限公司）作催化剂对生物体中的葡萄糖和纤维素加氢的反应。
在同样条件下，对比了只加碱金属，不加催化剂的实验。
结果表明，用二氧化锆作催化剂的加氢产量增加了2倍。
2纳米二氧化锆复合催化剂采用不同方法制备的不同的纳米二氧化锆复合催化剂在结构、物化性质、催化活性及反应选择性上有较大的差异。
高志华等同利用完全液相法制备了CuO／ZrO2：浆状催化剂，并考察了cuo／zr02催化剂上cO加氢反应的性能。
结果表明，此方法制备的CuO／Zr02浆状催化剂具有与传统方法制备的固体催化剂相似的相结构；利用共沸蒸馏法进行表面处理后，CuO／ZrO2。
催化剂分散均匀且易于还原。
CuO／ZrO2：浆状催化剂用于co加氢反应时，不需另外添加甲醇脱水剂就可以直接合成二甲醚，在473K时CuO／Zr02对二甲醚的选择性达到92．1％，并且在15d的反应中催化剂呈现出良好的稳定性。
纳米二氧化锆及纳米三氧化二铝增韧陶瓷最佳添加比例
纳米二氧化锆及纳米三氧化二铝增韧陶瓷最佳添加比例纳米材料科技报作者：QQ1498204641 纳米二氧化锆粉体作为第二相颗粒填加到其它陶瓷基体中可起到相变增韧作用。
近年来二氧化锆陶瓷优良的力学性能也引起了口腔医学家们的关注，成为引人注目的新型牙科材料。
除了传统的增韧方法，近年来纳米科技的发展使新材料、新技术不断涌现，纳米陶瓷被认为是解决陶瓷脆性的战略途径。
当前纳米二氧化锆（VK-R30Y3 粒径30nm）及纳米二氧化锆复合陶瓷已成为材料学界的研究热点纳米二氧化锆复合陶瓷的制备①填加不同比例纳米二氧化锆粉体的纳米复合陶瓷将体积比为3％、5％、10％、15％、20％、30％的纳米ZrO2(3Y)粉体（VK-R30Y3 粒径30nm）分别加入微米级氧化锆造粒粉中，球磨混匀，250Mpa 干压成型，对烧结后试样进行线收缩率、密度、表观气孔率、力学性能测试及XRD相结构分析和SEM观察，结果表明，加入3％、5％、10％ZrO2(3Y)纳米粉（VK-R30Y3 粒径30nm）组三点弯曲强度和断裂韧性值与对照组(纯造粒粉陶瓷)相比均有统计学意义，其中添加10％纳米粉的陶瓷试样力学性能最好，其三点弯曲和断裂韧性值分别为673.17±47.19Mpa和9.01±0.82Mpa·m1/2。
②填加不同比例纳米α-三氧化二铝（VK-L30，30nm，纯度99.99%）粉体的纳米Al2O3/ZrO2(3Y)复合陶瓷将体积比分别为3％、5％、10％、15％、20％、30％的纳米α-Al2O3粉体加入微米级氧化锆造粒粉中，球磨混匀，250Mpa干压成型，烧结后测试各组试样性能指标。
结果表明，加入3％、5％α-Al2O3纳米粉组三点弯曲强度和断裂韧性值与对照组相比有统计学意义，其中添加5％纳米粉的陶瓷试样力学性能最好，其三点弯曲和断裂韧性值分别为659.17±46.54Mpa和8.55±0.89Mpa·m1/2。
打不破摔不烂的纳米二氧化锆陶瓷
打不破摔不烂的纳米二氧化锆陶瓷《万景纳米科技》二氧化锆在大自然中存在于锆英砂中。
在不同的温度范围内，二氧化锆呈现出不同的晶体结构：从室温到１１７０℃为单斜结构，１１７０-２３７０℃为四方结构，２３７０-２７０６℃为立方结构。
这三种结构的氧化锆，比重分别为５.６８、６.１０和６.２７。
可见温度越高，比重越大。
因此，在同样重量下，温度越低，体积越大。
二氧化锆从四方结构冷却到单斜结构时会有８％的体积膨胀。
为避免氧化锆陶瓷在烧成时因体积变化引起开裂，须加入适量的氧化钇作为稳定剂，以形成较稳定的四方或立方结构氧化锆。
这种钇稳定的二氧化锆陶瓷具有高耐火性能耐２０００℃高温、良好的化学稳定性高温时能抗酸性腐蚀、较小的比热和导热系数，因此是理想的高温绝热材料。
它适宜制造冶炼金属与合金用的坩埚、连续铸锭用的耐火材料、耐２０００℃左右高温的电炉发热体和炉膛耐火材料，它还可用来作为氧浓差电池以及磁流体发电机组中的高温电极材料。
在克服陶瓷的脆性进程中，纳米二氧化锆相变增韧陶瓷非常令人瞩目，它正在改变着人们对陶瓷力学性能的传统看法，促进了先进陶瓷的进一步发展。
二氧化锆相变增韧陶瓷是利用氧化锆由四方结构向单斜结构转变时的效应来克服陶瓷脆性的。
二氧化锆相变增韧陶瓷有多种类型。
其中有一种称为部分稳定氧化锆陶瓷，是在二氧化锆中加入适当的稳定剂而形成的。
它由稳定的立方结构氧化锆和亚稳定的四方结构氧化锆所组成。
在外应力作用下，亚稳定的四方结构转变为单斜结构，且伴随着体积膨胀，从而起到增韧作用。
目前杭州万景新材料有限公司，利用均匀共沉淀方法获得纳米二氧化锆（VK-R30Y3 30nm）超微颗粒其直径仅30纳米，可在较低温度下烧结成具有微细结构的四方结构氧化锆陶瓷晶粒尺寸在１微米以下。
这种陶瓷具有高强度和高断裂韧性，适用于制造拉丝模、导辊、工夹具、刀具、耐磨部件等。
还有一种氧化锆增韧陶瓷，它是在其它陶瓷中引入纳米二氧化锆，从而达到增韧的效果。
纳米二氧化锆VK-R30的应用简述
纳米二氧化锆VK-R30的应用简述利用纳米二氧化锆的相变特性，使纳米纳米二氧化锆分散于陶瓷基体中，提高某些高温结构陶瓷的韧性和强度。
将纳米纳米二氧化锆（VK-R30Y3 30nm 99.99%）粒子分散于氧化铝陶瓷中增强其抗弯强度和断裂韧性，国内外对氧化锆相变增韧氧化铝陶瓷做了较深入的研究，纳米二氧化锆纳米陶瓷具有超塑性行为，所用的纳米二氧化锆粉体颗粒尺寸为10nm-15nm 时，烧结后粉末粒径为120nm-150nm，在 1250℃和73MPa的条件下，其始应变速率达3*10-2.S-1，压缩应变达380%，这个温度只有纳米二氧化锆熔点温度（Tm）的一半以下，约0.47Tm，这在一般的陶瓷中是难以想象的。
另外，纳米二氧化锆基纳米粉体表面活性较高，经冷却静压成型的纳米二氧化锆*2 mol% Y2O3坯体，不加任何助剂于1350℃无压烧结后即可获得高达 98%以上理论密度的陶瓷体：而于1450℃烧结后可获得晶粒发育良好而密度高达99%以上的超细晶陶瓷体。
这比通常微米级粉料同样坯体的烧结温度降低约300℃，对于节能和获得优质纳米二氧化锆陶瓷有重要意义，并为进一步制备纳米二氧化锆纳米陶奠定了基础。
由于纳米二氧化锆VK-R30 30nm 99.99%的化学性质较稳定，表面具有酸性和碱性，同时具有氧化性和还原性：它又是p型半导体，易产生空穴，作为催化剂载体可与活性组分产生较强的相互作用。
因此近年纳米二氧化锆引起了催化领域学者的兴趣，在自动催化、催化加氢、聚合和氧化反应的催化及超强酸催化剂方面纳米二氧化锆受到关注。
利用溶胶-凝胶法合成超细CuO–ZnO/SiO2–ZrO2复合纳米粒子，催化活性实验表明，这种超细粒子参与的CO2催化加氢反应存在副产物少、甲醇选择性高等优点。
实验还表明如果纳米二氧化锆添加适量CO2的转化率也相应提高。
另外，超细纳米二氧化锆VK-R30 30nm 99.99%粉体与大颗粒纳米二氧化锆相比，催化CO加氢反应生成乙醇的温度较低，对C4以下没有活性。
纳米二氧化锆的制备和应用
目录摘要 (1)Abstract (1)1绪论 (3)1.1 溶胶-凝胶 (3)1.1.1 基本原理 (3)1.1. 2 溶胶-凝胶法的特点 (4)1.1. 3 溶胶-凝胶法不可避免的一些问题 (4)1.1. 4对溶胶-凝胶法的研究展望 (4)1.2 二氧化锆 (5)1.2.1 二氧化锆的性质 (6)1.2.2 二氧化锆的用途[14~19] (7)1.2.3 二氧化锆的现状 (10)1.2.4 发展趋势[ 23,24] (15)1.2.5 氧化锆发展前景 (16)1.3 聚苯酯 (16)1.3.1 聚苯酯简介 (16)1.3.2 聚苯酯的主要性能 (18)1.3.3 聚苯酯的成型工艺及方法 (19)1.3.4 聚苯酯的应用 (19)1.3.5 聚苯酯的发展前景 (20)2实验部分 (21)2.1. 仪器和试剂 (21)2.1.1 仪器 (21)2.1.2 试剂 (22)2.2 锆溶胶的制备 (22)2.3 溶胶的形成机理 (22)2.4 各因素对实验的影响 (23)2.4.1 温度对实验的影响 (23)2.4.2 滴加速度对实验的影响 (24)2.4.3 氨水体积比对实验的影响 (25)2.4.4 醋酸摩尔比对实验的影响 (25)2.4.5pH值对实验的影响 (26)2.5 溶胶的稳定性 (26)2.5.1 加氨水方式的影响 (26)2.5.2 反应温度的影响 (27)2.5.3 凝胶时间 (27)2.5.4 搅拌速度的影响 (28)2.6 锆离子浓度对锆溶胶性能的影响 (28)2.7 二氧化锆的产率 (29)2.7.1 温度对二氧化锆产率的影响 (29)2.7.2 pH值对二氧化锆产率的影响 (29)2.8 正交试验（见附录一） (30)2.9 二氧化锆的透射电镜分析 (31)2.9.1最优实验条件下的二氧化锆溶胶在TEM下的形貌 (31)2.9.2 醋酸浓度最大、氨水浓度很稀的情况下二氧化锆的TEM成像 (32)2.9.3发生团聚的二氧化锆在TEM下的形貌 (33)2.10 与聚苯酯的反应 (34)2.10.1 实验步骤 (33)2.10.2 热重分析 (34)3结论 (36)致谢 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。
纳米二氧化锆烧结
纳米二氧化锆烧结1. 简介纳米二氧化锆烧结是一种重要的陶瓷制备技术，它通过高温处理将纳米颗粒聚结成致密的块状材料。
二氧化锆具有优异的物理和化学性质，在多个领域中有广泛的应用，如催化剂、生物医学材料、传感器等。
通过纳米二氧化锆烧结技术，可以进一步改善其性能，提高其应用价值。
2. 纳米二氧化锆2.1 特性纳米二氧化锆是指粒径在1到100纳米之间的细小颗粒。
相比于普通尺寸的二氧化锆颗粒，纳米尺寸的颗粒具有以下特点：•巨大比表面积：由于颗粒尺寸小，比表面积大大增加。
这使得纳米二氧化锆能够更好地与周围环境相互作用，例如吸附反应物或释放活性物质。
•尺寸效应：当材料尺寸减小到与其宏观尺寸相比时，其物理和化学性质可能发生变化。
纳米二氧化锆的尺寸效应可以导致其独特的光学、电学和磁学性质。
•高晶格畸变：纳米颗粒的晶格常常与其宏观晶体结构不同，存在较大的畸变。
这种畸变可以影响材料的力学性能和反应活性。
2.2 制备方法制备纳米二氧化锆的常用方法包括溶胶-凝胶法、沉淀法、气相沉积法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常用且成熟的方法之一。
在溶胶-凝胶法中，首先需要选择合适的前驱体，如无水氯化锆。
然后将前驱体溶解于适当溶剂中，并加入表面活性剂或稳定剂以控制颗粒尺寸和分散度。
通过搅拌和加热使得溶液逐渐成为凝胶，并形成纳米尺寸的颗粒。
最后，通过干燥和高温处理得到纳米二氧化锆。
3. 烧结技术3.1 烧结过程烧结是一种通过高温处理将颗粒聚结成致密块状材料的工艺。
对于纳米二氧化锆，烧结可以进一步改变其微观结构和性能。
烧结过程主要包括以下几个阶段：•初期加热：在较低温度下，通过升温使颗粒开始融合并形成颈部。
•颈部生长：随着温度的升高，颈部逐渐增长，颗粒之间的空隙减小。
•晶粒生长：在更高温度下，晶粒逐渐长大并形成连续的晶界。
•致密化：在最高温度下，通过固相扩散使得晶粒之间的空隙进一步减小，最终形成致密的材料。
3.2 影响因素纳米二氧化锆烧结过程中的影响因素有很多，包括：•粉体性质：纳米二氧化锆的初始性质会直接影响烧结过程和最终产品的性能。
纳米二氧化锆烧结
纳米二氧化锆烧结引言：纳米材料作为一种具有特殊结构和性能的材料，近年来受到了广泛的关注和研究。
纳米二氧化锆作为一种重要的纳米材料，具有优异的物理和化学性质，在许多领域都有着广泛的应用。
本文将重点介绍纳米二氧化锆的烧结技术及其相关应用。
一、纳米二氧化锆的制备方法常见的制备纳米二氧化锆的方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用且有效的制备方法。
通过溶胶-凝胶法可以控制纳米颗粒的形貌和尺寸，并且可以在制备过程中引入适量的掺杂元素，从而调控纳米二氧化锆的性能。
二、纳米二氧化锆的烧结技术纳米二氧化锆的烧结是将其制备的粉末通过加热处理使其颗粒之间发生相互结合，形成致密的块体材料。
烧结过程中，需要控制烧结温度、保持适当的压力和时间，以获得良好的烧结效果。
纳米二氧化锆的烧结过程相对较为复杂，因为其纳米颗粒之间的结合力较弱，易发生颗粒团聚和晶粒长大。
因此，在烧结过程中需要添加适量的助剂，如聚合物、表面活性剂等，以增加颗粒之间的结合力，提高烧结致密度。
三、纳米二氧化锆烧结的应用1. 陶瓷材料：纳米二氧化锆烧结后可以制备高强度、高硬度的陶瓷材料，具有优异的耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性，可用于制作刀具、轴承等高性能陶瓷制品。
2. 功能材料：纳米二氧化锆烧结后可用于制备氧化锆陶瓷电解质材料，具有优异的离子导电性能，可应用于固体氧化物燃料电池、传感器等领域。
3. 医用材料：纳米二氧化锆烧结后可用于制备人工关节等医用材料，具有良好的生物相容性和机械性能，可提高人工关节的使用寿命和舒适度。
4. 其他领域：纳米二氧化锆烧结后还可用于制备高温热障涂层、催化剂等。
结论：纳米二氧化锆的烧结技术是一种重要的制备方法，通过控制烧结条件可以获得具有优异性能的纳米二氧化锆材料。
纳米二氧化锆烧结后可应用于陶瓷材料、功能材料、医用材料等领域，拓展了其在不同领域的应用前景。
在未来的研究中，还需进一步探索纳米二氧化锆烧结技术的改进方法，以提高其烧结致密度和性能，推动其在更多领域的应用。
纳米级二氧化锆的制备和应用
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 。 1. 1. 2 化学气相合成法 ( CV S) [4 ,5 ] CV S 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 1 000 ℃,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 。 目前 Vladimir 等人[4 ]已经用 CVS 法制备出 5 nm 的 ZrO2 微粉 。 1. 1. 3 化学气相沉积法[6 ] 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 ,自动凝聚形成大量的晶核 ,这些 晶核在加热区不断长大 ,聚集成颗粒 ,随着气流进入 低温区急冷 ,颗粒生长聚集晶化的过程停止 ,最后在 收集室内收集得到粉体 。CVD 法可通过选择适当 的浓度 、流速 、温度和组成配比等工艺条件而实现对 粉体组成 、形貌 、尺寸 、晶相等控制 。反应方程式可 为:
热化学气相反应法 、等离子体加强化学气相反应法
等。
1. 1. 4 化学气相凝聚法 ( CVC) [3 ] 化学气相凝聚
法就是将热 CVD 法的化学反应过程和气体中蒸发
法的冷凝过程结合起来的结果 ,即利用气相原料 (金
纳米二氧化锆
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,这些晶核在加热区不断长大,聚集成颗粒,随着气流进入低温区急冷,颗粒生长聚集晶化的过程停止,最后在收集室内收集得到粉体。
非金属材料纳米二氧化锆概论
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。
高透义齿用钇稳定二氧化锆纳米氧化锆超细纳米二氧化锆
高透义齿用钇稳定二氧化锆纳米氧化锆超细纳米二氧化锆
CAS:1314-23-4
基本信息：
生物纳米级锆粉，在医疗生物陶瓷领域欧美市场99.9%份额，主要用于口腔齿科单冠、桥体、全冠、种植牙根、基台及人体关节等
高透义齿用钇稳定二氧化锆是目前应用范围最广的生物医学材料。
高透义齿用钇稳定二氧化锆的特点不仅在于其高断裂强度(>1000 MPa)，高断裂韧性(>10 MPa·m1/2)，显著的减缓慢裂缝产生的行为，而且高透义齿用钇稳定二氧化锆烧制的瓷块具有高透光性、玉质感强、高度美白，能与人类的牙齿色泽很好地进行匹配。
并极其适合使用手动研磨仪或CAD/CAM设备铣削。
与传统牙科陶瓷材料相比，以氧化钇(Y2O3)为稳定剂的高透义齿用钇稳定二氧化锆多晶陶瓷(Y-TZP)由于存在介稳的四方氧化锆向单斜氧化锆(m- ZrO2 )的应力诱导相变增韧作用，具有较高的韧性，而受到了普遍关注。
义齿用高透钇稳定二氧化锆是一种很优秀的高科技生物材料，目前在口腔界公认义齿制作无论价格还是质量都是义齿用高透钇稳定二氧化锆最好。
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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,这些晶核在加热区不断长大,聚集成颗粒,随着气流进入低温区急冷,颗粒生长聚集晶化的过程停止,最后在收集室内收集得到粉体。
CVD法可通过选择适当的浓度、流速、温度和组成配比等工艺条件而实现对粉体组成、形貌、尺寸、晶相等控制。
反应方程式可为:CVD法是一种很有前途的方法,已经开始了一些实验室工作。
此法的优点是粉体粒度极细,反应易于控制。
缺点是设备复杂昂贵,不易实现工业化生产。
2.4 化学气相凝聚法(CVC)化学气相凝聚法就是将热CVD法的化学反应过程和气体中蒸发法的冷凝过程结合起来的结果,即利用气相原料(金属有机前驱物)在气相中通过化学反应形成ZrO2基本粒子并进行冷凝聚合成ZrO2纳米微粒的方法。
其基本原理是利用高纯惰性气体作为载气,携带金属有机前驱体进入钼丝炉,炉温为1 100℃~1 400℃,气氛压力为100 Pa~1 000 Pa,原料热解成团簇,进而凝聚成纳米粒子。
气体中蒸发法的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,CVC法的改进方法——燃烧火焰-化学气相凝聚法(CF-CVC)进一步提高了生产率。
2.5 低温气相水解法低温气相水解法是利用ZrCl4和水在气相中反应制备二氧化锆微粉。
汽化的ZrCl4与纯N2一起喷入反应器,同时将水蒸气喷入。
两种气流迅速混合反应,在101.33 kPa下生成二氧化锆纳米微晶。
生成的气溶胶在反应器出口滤出。
该法可制得高比表面积低团聚微粉,反应过程连续,但由于ZrCl4的水解生成的Cl2易被二氧化锆吸收造成污染,故需高温处理。
3 液相法液相法是以均相的溶液出发,通过各种途径使溶质和溶剂分离,溶质形成一定形状和大小的颗粒,得到所需粉末的前驱体,热解后得到纳米颗粒。
3.1沉淀法沉淀法是指在含有一种或多种离子的可溶性盐溶液中加入沉淀剂,或在一定温度下使盐溶液发生水解,使得原料液中的阳离子形成各种形式的沉淀物从溶液中析出,再经过滤、洗涤、干燥、焙烧和热分解而得到所需氧化物或盐粉料的方法。
常用的沉淀法有直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、分步沉淀法、配位沉淀法等。
直接沉淀法是向金属盐溶液中直接加入沉淀剂,得到的沉淀再经过过滤、洗涤、热处理的方法。
该法简单但容易造成浓度不均匀,颗粒较粗,也易带入杂质。
反应式为:共沉淀法是开发最早、也是最常用的方法。
所用原料可为ZrOCl2·8H2O(YCl3)、NH4OH、盐酸及高分子分散剂。
其制备工艺流程见图1。
在制备过程中,由于产量的要求,不允许混合盐及氨水溶液的浓度很低,因而过饱和度大,反应离子的浓度也很高,因此沉淀结晶过程中团聚速度大,定向速度小,快速生成规律性差的无定形水合氧化锆颗粒。
因颗粒之间的范得华引力大于其双电层斥力,当它们接近到一定距离时,就形成胶状的聚集体。
这种聚集体里包藏有悬浮液、自由水、空穴等阻塞物,若直接干燥必形成坚硬密实的团聚体。
为改善粉末性能,可以采用有机溶剂处理,使团聚体内的凝胶粒子表面改性,脱去其中的包藏水、自由水,从而避免形成硬团聚体。
陈大明将共沉淀法和凝胶法结合起来创造了共沉淀)凝胶法。
该法是将Y2O3粉用盐酸溶解得到YCl3,加蒸馏水配制浓度大于1 mol/L的水溶液,并加入有机分散剂FG和无机分散剂FL,溶解后在60℃下滴入氨水形成共沉淀物,经凝胶化采用合适的脱水、干燥、煅烧工艺,即得到膨松态ZrO2-(Y2O3)纳米粉末。
其粒子粒径分布极窄,平均粒径为10 nm,晶体为四方晶相,分散性好,无团聚。
其工艺特点为:①本方法使用廉价原料,在配制溶液过程中加入了分散剂从而有效的防止沉淀,成胶过程及凝胶脱水、干燥和煅烧过程中二次粒子的团聚,经最后煅烧晶化后可以直接获得蓬松状态的高分散性纳米ZrO2;②本方法用简易新方法在脱除分散剂过程中直接清除氯离子,从而达到减少用水、降低污染、节约成本、提高效率的目的;③本方法实际是一种制备纳米级氧化物的通用生产工艺。
均匀沉淀法是利用化学反应使溶液中的构晶离子缓慢均匀地释放出来,沉淀剂是通过化学反应缓慢地生成,从而使沉淀剂分散均匀,将过饱和度控制在适当范围,控制颗粒的生长速度。
该法制备纳米级ZrO2可将一定量的尿素加入氯氧化锆溶液中,混合均匀,加热反应。
反应结束后过滤、洗涤、干燥、煅烧得到产品。
该法得到的纳米粒子纯度高,粒度均匀。
反应如下:分步沉淀法的原料有:ZrOCl2·8H2O(YCl3)、氨水、盐酸及高分子分散剂。
其制备工艺流程见图2。
在分步沉淀工艺中,使沉淀初期在低pH值下进行,防止胶粒突然聚集成坚硬、密实的网络状凝胶.另外,在沉淀反应中,引入某种大分子保护剂A,使胶粒表面改性,抑制聚集体之间的聚合,这样制得的粉末烧结活性高,工艺性能、烧结性能好。
3.2溶剂热法溶剂热法是指高温高压下,在溶剂(水、苯等)中进行化学反应生成超微粉。
它包括水热法和有机溶剂热法,制备ZrO2超微粉主要是水热法。
水热法又叫热液法,是指在密闭容器中以水或其他流体为介质,在高温(100℃~380℃)、高压(1MPa~15 MPa)下制备材料的一种方法。
这一方法不仅用于单晶生长,制备无机薄膜,微孔材料,还可用来制备纳米陶瓷粉。
根据水热条件下反应过程的不同,水热法可细分为水热氧化法、水热晶化法、水热沉淀法、水热分解、水热脱水、水热机械化学反应、水热电化学反应、微波水热法、超声水热法等。
其实质是以水溶液为反应介质,在一定条件下使前驱物溶解、反应,从而成核、生长,最终形成具有一定粒径和结晶形态的晶粒。
水热条件下晶粒生长过程为:①反应物在水热介质中溶解,以离子、离子团、分子的形式进入溶液(溶解阶段);②离子、离子团、分子之间发生反应,形成具有一定几何构型的聚合体)生长基元(负离子配位多面体生长基元),它们之间建立起动态平衡;③离子、离子团、分子在生长界面上的吸附、分解与脱附;④结晶(②、③、④统称为结晶阶段)。
水热法制备ZrO2最常用的前驱物是ZrOCl2,ZrOCl2经水解沉淀得到ZrO(OH)2,然后与一定量的水一同加入釜,在一定温度和压力下(100℃~350℃,~15MPa)反应制得晶粒,再经干燥得到产品,主要反应为:与其他方法相比,水热法制备纳米ZrO2不需高温煅烧,避免了可能产生的硬团聚,工艺简单,得到的微晶纯度高,晶形好,粒径可控、分布窄,分散性较好,水热反应的温度较低(目前的研究正进一步向低温低压方向发展),微晶的生长速率较快,更有实际应用的价值,具有很强的发展势头。
3.3溶胶-凝胶法(SOL-GEL法)SOL- GEL法又称为变色龙技术,是制备纳米材料的一种古老方法。
其基本原理如下:使用烷氧金属或金属盐等前驱物和有机聚合物的共溶剂,在聚合物存在的前提下,在共溶剂中使前驱物水解和缩合,如果条件控制得法,在凝胶形成与干燥过程中聚合物不发生相分离,即可获得纳米粒子。
用该法制备ZrO2(Y2O3)粉体是用正丁醇锆[Zr(OC4H9)4]和异丙醇钇[Y(i-OC3H7)3]为原料,将两者超声混合后,加入乙醇溶液后,在一定温度下对其进行控制水热解得到Zr-(OH)4[Y(OH)3]溶胶,经老化、过滤、干燥、煅烧得ZrO2(Y2O3)粉体。
该法能得到粒子细、粒度分布窄、粒子形状为球形、粉体单分散性能优异的ZrO2-(Y2O3)粉体,并能控制粉体粒子大小及形状。
一种改进的SOL-GEL法是用ZrOCl2为前驱物,生成的氯离子用环氧乙烷除去,从而得到ZrO-(OH)2溶胶-凝胶,反应为:更经济的方法是在ZrOCl2中加入氨水或尿素生成水合氧化锆,凝胶用去离子水除去氯离子,再用无水乙醇脱水、煅烧得到产品。
总的来说SOL-GEL法的优点是:①粒度细微,亚微米级或更细;②粒度分布窄;③纯度高,化学组成均匀,可达分子或原子尺度;④烧成温度比传统方法低400℃-500℃。
缺点:①原料成本高且对健康有害;②处理过程的时间较长;③形成胶粒及凝胶过滤、洗涤过程不易控制。
上述缺点正在或已经解决,例如可用无机原料代替有机原料,且金属醇盐价格在降低。
综合看来,溶胶-凝胶法是目前较理想和具有使用价值的制粉方法。
3.4喷雾法喷雾法是将溶液通过各种物理手段进行雾化获得超微粒子的一种化学和物理相结合的方法。
它的基本过程是溶液的制备、喷雾、干燥、收集和热处理。
喷雾法包括喷雾热解法、雾化水解法、喷雾焙烧法等方法。
制备ZrO2超微粉主要是喷雾热解法。
喷雾热解法就是将含所需正离子的某种盐类的溶液喷成雾状,送入加热至设定温度的反应器内,通过反应生成微细的粉末颗粒,收集为产品。
一般从原料到产品包括4个基本环节:配溶液→喷雾→反应→收集。
我们可用氯氧化锆(ZrOCl2·8H2O)做原料,以水或水和酒精的混合物作为溶剂配制成溶液。