微乳液-燃烧法制备纳米氧化锆的机理研究

郭江涛;马铁成;曹英杰;刘俊龙

【摘要】通过浓硝酸的氧化燃烧反应,对在可溶性锆盐溶液/环己烷/曲拉通-100/异丁醇形成的四元油包水微乳体系中,以浓氨水为沉淀剂制备的凝胶前驱体进行改进处理,并对燃烧过程的机理进行了探讨.通过XRD、TEM、激光粒度分析仪等方法对所制粉体的性能进行测试.结果表明,燃烧反应可显著降低晶体的转化温度,保证了纳米氧化锆粉体形貌;所得粉体的粒度均匀,粒径不大于30 nm,有轻微团聚.

【期刊名称】《大连工业大学学报》

【年(卷),期】2009(028)002

【总页数】5页(P134-138)

【关键词】微乳液;燃烧机理;纳米氧化锆

【作者】郭江涛;马铁成;曹英杰;刘俊龙

【作者单位】大连工业大学化工与材料学院,辽宁大连,116034;大连工业大学化工与材料学院,辽宁大连,116034;大连工业大学化工与材料学院,辽宁大连,116034;大连工业大学化工与材料学院,辽宁大连,116034

【正文语种】中文

【中图分类】TQ134.12

0 引言

氧化锆是一种具有高熔点(2 700 ℃)和高沸点、导热系数小、热膨胀系数大、耐高

温、耐磨性好、抗腐蚀能力优良的金属氧化物陶瓷材料。除用于耐火材料外,随着其晶型稳定方法的发现,而广泛用于制造陶瓷电容器、气敏元件[1-2]、陶瓷内燃机引擎、双功能催化材料、光学玻璃和ZrO2 纤维等[3]。特别是作为电子元件在光纤通信领域[4]和固体电解质在燃料电池领域的应用[5]，使其在国内外受到高度重视和广泛研究，并且对其粉体的性能提出了更高的要求。与普通氧化锆粉末相比，纳米级氧化锆由于其粒径的减小，使得纳米氧化锆具有更加优异的物理和化学性质[6]，能够较好地满足其在各种应用领域的使用要求。液相制粉法(共沉淀法[7]、均匀沉淀法[8]、溶胶-凝胶法[9-10]、微乳液法[3,11-15]、水热法[16])由于不需要较为昂贵的特殊设备和特殊的工艺条件，因而成为目前实验室和工业上较为广泛采用的方法。其中微乳液法制备的纳米粒子具有分散性好、粒径分布窄、形状较规则等优点[3,17]，但分离过程中多次的过滤、醇洗相当费时、繁琐而且还会产生大量废液，容易造成环境污染。就目前所常用的粉末合成方法一般都需要较高的烧成温度和较长的合成时间[18]，而燃烧合成过程简单、不需要特殊设备、节省时间，并且可以在相对较低的温度下完成，降低了能源的消耗[19]。但是对于固相燃烧合成而言，最终产物的纯度和成分均匀性一般较难控制。

本文把微乳液法与燃烧法结合起来，有效地利用了各自的优点，即保证了产物成分的均匀性和纯度又简化了制备工艺降低了成本。在微乳液法制备的沉淀中加入一定量的浓硝酸作为氧化剂，干燥后在较低的温度下煅烧制得了粒度细小、团聚轻微的纳米氧化锆微粉。

1 实验

1.1 粉体的制备

在室温下称取一定量的氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O，相对分子质量322.25)加去离子水配制成浓度为1.0 mol/L的前驱体溶液，以环己烷(C6H12,相对分子质量84.16)为油相，Triton X-100(C34H62O11,相对分子质量646.86)为表面活性剂，异丁

醇(C4H9O，相对分子质量74.12)为助表面活性剂，按10∶3∶2 的体积比分别量取一定量的液体配制成90 mL的油相溶液。向该油相溶液中加入所配制的前驱体溶液，轻轻摇晃，混合后得到无色透明的微乳液。磁力搅拌下向微乳液中以大约1 mL/min的速度滴加浓氨水(NH3，质量分数为25%～28%)溶液，直到混合溶液的pH=9，在加热搅拌下继续反应15 min后，把混合溶液分成A和B两份，A 中加入浓硝酸(HNO3, 质量分数为64%～68%)溶液1 mL搅拌10 min后与B一起于60 ℃烘箱中干燥14 h，然后A、B分别在450、500、550、600、650 ℃煅烧2 h得到超细氧化锆粉。实验中所用到的试剂均为分析纯，去离子水为实验室自制。

1.2 粉体的表征

用XRD(日本理学，D/Max-Ultima+)分析合成纳米粉体的晶型，根据衍射图谱利用谢乐公式计算其平均粒径；用TEM(日本日立，H-600 STEM/EDX PV9100)观察纳米ZrO2颗粒的微观形貌；用Zetasizer(英国Malvern公司，3000HSA型)激光粒度分析仪测定合成粉体的颗粒尺寸和分布状态。

2 结果与讨论

2.1 XRD分析

由于A在500 ℃、B在650 ℃温度以下煅烧所得的ZrO2粉体表面含有部分未分解的有机物以及有机物分解后残余的碳元素，分别表现出淡黄色和暗灰色，所以其XRD谱线中含有大量杂质峰而没有列举出来。图1为A在500、550、600 ℃和B在650 ℃下煅烧2 h后所得到的ZrO2纳米粒子的XRD分析图谱，从图1可以看出A在500 ℃煅烧后，出现了较为尖锐的X射线衍射峰，而且非晶胞也已经完全消失，说明粉体已经全部由无定型转化为四方氧化锆晶型，随着温度的升高X 射线衍射峰更加尖锐,峰形变窄；而B则在650 ℃后才可以完全地烧掉粉体表面所含的有机物和残余的碳。由此可以说明硝酸的加入有效地增加了对有机物的氧化，

同时有机物氧化放出的热量可以促使氧化锆前躯体在较低的温度下实现晶型转化。图1 不同合成方法和温度下粉体的XRD图谱

Fig.1 XRD patterns of the powders with different synthesis route and calcination temperatures

与普通方法处理晶型转化的温度降低了大约100 ℃，有效地节约了能源。从衍射图谱中可以发现即使在650 ℃较高的处理温度下，所制粉体依然只存在一种晶型-四方相，这与一些文献报道[20-21]的，在较低煅烧温度下首先出现单斜相和四方相混合晶型不同，可能是因为在燃烧合成过程中，有机物含量较多而且有机物燃烧和晶型转化几乎是同时进行的，所以部分碳可以起到稳定剂的作用。并且根据Garvie等[22-23]研究发现，晶粒尺寸也会对氧化锆晶型产生影响，四方晶型由于具有更小的表面能所以在粉体颗粒小于临界尺寸时可以在室温保留下来。根据X 衍射结果，使用谢乐(Scherrer)公式(Dhkl=0.89λ/βhklcos θ)对两种热处理方法得到的粉体粒径进行了计算:A在500、550、600 ℃的粒度分别为11.3、12.9、21.7 nm，B为24.4 nm，说明高的煅烧温度更容易使颗粒长大，并且与透射电镜观察的颗粒尺寸一致。

2.2 TEM 分析

图2是A在500、550、600 ℃和B在650 ℃下的透射电镜照片，从图2可以看出，A在550 ℃煅烧后得到的粉体颗粒分散性非常好，而且颗粒均呈现出比较规则的球形，颗粒直径多集中在10～15 nm，虽然有轻微的团聚，但团聚体的粒径不超过20 nm；而A在600 ℃煅烧后得到的粉体颗粒分散性虽然也比较好，但是在有些颗粒之间已经出现了轻微的烧结，使颗粒粘接到了一起，而粉体粒径也随之长大，分散性变差；当B在650 ℃煅烧后已经出现了明显的团聚，而且粉体颗粒几乎观察不出规则的形状。

图2 不同合成方法和温度下粉体的TEM照片Fig.2 TEM micrograph of the

powders with preparation route and calcination temperatures

分析认为A经550 ℃煅烧得到的纳米ZrO2粉体各项性能最好的原因在于：首先

有机物在前躯体表面的包裹阻止了颗粒之间的接触，并且有利于球形颗粒的产生；其次强氧化剂硝酸和有机物在溶液状态时实现了分子级别的均匀混合，并且在干燥过程中产生了部分硝化反应，使此时的有机物有非常高的反应活性，当煅烧过程中温度达到燃烧点时就会迅速燃烧，并且伴随N2、水蒸气和CO2的气体的产生，

在一定范围内可以阻止颗粒的粘连，而燃烧放出的热量可以促使前躯体的分解和向晶体方向的转化；同时由于以上这些过程都是在非常均匀的微小范围进行的，可以认为所有的颗粒都是在完全均匀而且相同的条件下生长发育的，不会出现异常长大的现象，所以得到的纳米ZrO2粉体不但颗粒较小、分散均匀而且粒径分布范围很窄。当然在较低的温度下实现了晶型的转变也是粉体颗粒细小的原因。

2.3 粒度分析

图3中a、b、c、d分别为A在500、550、600 ℃和B在650 ℃保温2 h处理

后的粉体粒径及分布。从图3可以看出,b、c、d都具有单峰分散性，而a则在108.9和433.9 nm处呈现出两个分散峰值，主要原因在于a粉末颗粒比较细小而且均匀，当其分散于去离子水中后部分颗粒发生团聚形成了较大的颗粒，另一部分仍然保持原来小颗粒的状态。而从c、d中可以明显看出其具有良好的单峰分散性，说明颗粒分布范围极窄，但粉体粒径较大，这主要是因为c、d的原粉末试样中均存在较大的粒子，这从其透射电镜照片中可以明显分辨出来，所以当其被分散于去离子水中之后，较小的粒子很容易被吸附到大颗粒的表面甚至一起沉降下来，因而整个溶液就表现出分布较窄但颗粒较大的现象。对于b试样来说，其相对于a的

粒径要大一些，因此其在测试过程中并不会像a一样迅速形成大的团聚体，而仍

然呈单峰分散状态，但依然可以明显发现有较大的团聚体粒子出现，因而表现出图中所示的分布状态曲线。

图3 不同合成方法和温度下粉体的粒度分布Fig.3 Particle size distributions of the powders with different preparation route and calcination temperatures 以上所测4种试样的平均粒径和分散性指数如表1所示。从表1可以发现所有试

样的平均粒径均大于谢乐公式计算和TEM图片中所测量的颗粒尺寸，原因主要在于所制备的纳米粒子具有较大的比表面积和较高的表面能，因此在水溶液中极易发生团聚而形成较大的颗粒。

表1 不同试样的平均粒径及分散性系数

Tab.1 Average particle size and polydispersity index of the different sample 试样平均粒径/nm分散性指数

a244.00.703b233.20.238c267.40.153d361.90.096

微乳反应的简单模型如图4(a)所示，在Guo-Rong Duan等人[15]的研究报道中：沉淀过程在微水核中进行，每个微水核又被表面活性剂层隔开而均匀分散在油相中。沉淀反应结束后，混合溶液呈现出碱性，而表面活性剂Tx-100与水核相连的一端由于醚键氧的存在而显示出部分负电性，其与OH-相互排斥使得Tx-100的分子

链尽可能地伸展开来，表面活性剂层加厚，Zr(OH)4凝胶可以较长时间在整个溶

液中均匀悬浮；当混合溶液中加入浓硝酸后，由于H+半径小，空间位阻小，因而在静电引力的作用下可以很容易地进入表面活性剂之间与醚键氧形成如图4(b)所

示的氢键。当混合溶液中滴加浓硝酸后， Zr(OH)4凝胶很快从油相中沉淀出来，

溶液出现分层。在接下来的搅拌干燥过程中由于油相的不断挥发，表面活性剂层被压缩而把Zr(OH)4凝胶和部分水封于微核之中。煅烧过程中，残留的HCl和NH3等易挥发气体则会首先从极黏稠的液体中挥发出来[24-25]，使液体膨胀；随着温

度的升高，被封在微核中的水分以及有机物氧化燃烧放出的CO2、N2、H2O等

气体使反应物继续保持蓬松，而放出的热量可以促进Zr(OH)4凝胶的分解和晶型

转化；因为整个煅烧过程中始终都存在有机物和气体的保护，使得凝胶的分解和晶

型转化几乎都在原位进行，有效防止了团聚的发生和晶体异常生长。保温2 h后，得到了蓬松的泡沫状固体，经轻微研磨就可以得到分散性良好的纳米ZrO2粉体。图4 反应机理示意图Fig.4 Schematic description of the reaction mechanism 3 结论

(1)通过燃烧反应对微乳法制备的凝胶热处理进行改进后制备出了分散性良好、颗

粒形貌接近球形、粒径小于30 nm超细分散的氧化锆粉体，通过对其反应机理研

究认为，热处理过程中放出的多种气体对于防止颗粒团聚的产生有非常重要的作用。

(2)通过在微乳法制备的凝胶溶液中加入浓硝酸作为氧化剂，可以在相对较低的温

度550 ℃完全燃烧掉粉体表面的有机物杂质，并且在这个温度下基本完成了粉体

由不定型到四方相的转变，简化了工艺，将为工业化生产提供可能。

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微波燃烧方法(MCM)和传统的燃烧方法(CCM)制备氧化锆

摘要使用尿素作为燃料的微波燃烧法（MCM）合成的氧化锆纳米晶体不使用任何模板，催化剂或表面活性剂。为了比较，也有人采用常规的燃烧方法（CCM）制备。所合成的ZrO 2 粉末的特征用X射线衍射（XRD），傅立叶变换红外光谱（FT-IR），高分辨率型扫描电微镜（HR- SEM），透射电子显微镜（TEM），能量分散型X射线分析（EDX），漫反射光谱（DRS）和光致发光（PL）光谱进行分析。结果表明，与CCM相比，由MCM中得到的氧化锆纳米晶体显示出高结晶度和均匀的尺寸分布。因此，系统研究了制备方法对ZrO 2 的结构，形态学和光学活性的影响。对由MCM获得的ZrO 2 纳米晶体进行了研究，发现四氯苯酚（4-CP）的光催化降解（PCD）是一种可以有效破坏水介质中的化学干扰物。发现PCD符合一级动力学已经建立了4-CP中的PCD的氧化锆的光催化活性的ZrO 2-TiO 2 混合氧化物的光催化活性的的测试。关键词：氧化锆，二氧化钛,，纳米晶体，燃烧法，光催化降解

目录 1. 介绍 (3) 2. 实验 (3) 2.1. 通过简单的微波燃烧方法(MCM)和传统的燃烧方法(CCM)制备氧化锆. 4 2.2. 表征ZrO 2 (4) 2.3. 光催化活性测试 (5) 3. 结果与讨论 (6) 3.1. 结构调查 (6) 3.2. 傅里叶变换红外（FT-IR）分析 (7) 3.3. 氧化锆微纳米结构的形貌 (8) 3.4. 光学研究(漫反射光谱法) (10) 3.5. 光致发光研究 (11) 3.6. BET表面积分析 (12) 3.7. 零电荷点pH测量 (12) 3.8. 光催化降解4-CP使用ZrO 2-MCM纳米晶体ZrO 2 -CCM微晶 (12) 4. 结论 (18) 参考文献 (19)

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

无机合成实验2-纳米氧化锆的固相合成

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

纳米粉末的制备方法

纳米粉末的制备方法材料研1203 Z1205020 石南起纳米科技是20世纪80年代末90年代初诞生并迅速发展和渗透到各学科领域的一门崭新的高科技。由于它在21世纪产业革命中具有战略地位，因而受到世界的普遍关注。有人说，70年代微电子学产生了世界性的信息革命，那么纳米科技将是21世纪信息革命的核心。纳米技术的飞速发展极大的推动了材料科学的研究和发展，而纳米材料研究的一个重要阶段是纳米粉体的制备。 1.纳米粉体的制备要使纳米材料具有良好的性能，纳米粉末的制备是关键。纳米粉末的制备方法主要有物理法、化学法和高能球磨法。 1.1物理法物理法中较重要的是气体中蒸发法，在惰性气体中蒸发金属，急冷生成纳米粉体。如在容器中导入低压的氩或氦等惰性气体，通过发热体使金属熔化、蒸发，蒸发的金属原子和气体分子碰撞，使金属原子凝聚成纳米颗粒。通过蒸发温度、气体种类和压力控制颗粒大小，一般制得颗粒的粒径为10nm左右。比较重要的物理法还有溅射法、金属蒸气合成法及流动油上真空蒸发法等。 1.2化学法化学法制备纳米粉可分气相反应法和液相反应法。 1.2.1气相反应法气相反应法是利用化合物蒸气的化学反应的一种方法，其特点是：（1）原料化合物具有挥发性，提纯比较容易，生成物纯度高，不需要粉碎。（2）气相物质浓度小，生成的粉末凝聚较小。（3）控制生成条件，容易制得粒径分布窄，粒径小的微粒。（4）气氛容易控制，除氧化物外，用液相法直接合成困难的金属、碳化物、氮化物均可合成。气相合成中除了反应原料均为挥发性物外，也可用电弧、等离子体、激光加热固体使其挥发，再与活性气体反应生成化合物纳米粉体。 1.2.2液相反应法

二氧化锆的制备及其性能检测

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

微乳液法制备纳米材料的研究进展

微乳液法制备纳米材料的研究进展摘要微乳液法制备纳米材料可以控制纳米粒子的大小和形状。本文综述了影响纳米粒子的主要因素和微乳液法制备纳米材料的最新研究进展。关键词微乳液;纳米材料;表面活性剂中图分类号: TQ174. 75 文献标识码:A 1前言微乳液是指两种相对不互溶的液体在表面活性剂作用下形成的热力学稳定、各向同性、透明或半透明的粒径大小在10～100nm 的分散体系。根据分散相与连续相的不同,微乳液可分为“油包水(W/ O) ”和“水包油(O/ W) ”两种类型,和普通乳状液不同,微乳液的形成是自发的,不需要能量。由于反胶束微乳液(W/ O) 的液滴直径小,液滴分散性好,液滴内部的水相是很好的化学反应环境,而且液滴大小和形状可以人为控制,从而控制产品粒子的粒径、粒径分布和形状。与传统的制备方法相比,反胶束微乳液法制备纳米微粒还具有实验装置简单,操作容易等优点,所以这种方法被广泛地应用于制备多种无机功能纳米材料。表面活性剂的选择是制备微乳液的核心,常用的表面活性剂如下: 阴离子型表面活性剂如AO T (双(2 - 乙基己基) 琥珀酸磺酸钠) 、SDBS (十二烷基苯磺酸钠) 、SDS(十二烷基硫酸钠) ;阳离子型表面活性剂如CTAC(十六烷基三甲基氯化铵) 、DTAB (十二烷基三甲基溴化铵) 、CTAB (十六烷基三甲基溴化铵) ;非离子型表面活性剂如Triton X - 100 (壬基酚聚氧乙烯醚) 、Np n (壬基苯聚氧乙烯醚类表面活性剂) 、Tween - 40 (60 、80) 、Span - 40 (60 、80) 等。除了使用各种表面活性剂之外,还要选用助表面活性剂。常用的助表面活性剂有正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、异戊醇等中等链长的醇。 2微乳液体系的选择及影响粒子尺寸的因素只有选择合适的表面活性剂、助表面活性剂、油和水溶液的比例,才能制备出所需的纳米材料。一般情况下,首先固定油的含量,选择不同的表面活性剂和助表面活性剂的比例,然后向体系中加水,得到最合适的表面活性剂和助表面活性剂的质量比。然后,固定表面活性剂和助表面活性剂的比例(设其混合质量为m S ) ,分别按m S :m O (油的质量) 为1 :9 、2 :8 、3 :7 、4 :6 、5 :5 、6 :4 、7 :3 、8 :2 、9 :1 的比例混合成乳状液,然后向乳状液中加水, 作出拟三元相图。从而确定制备纳米材料所用的合适的微乳液体系。 2. 1 [ H2O]/ [表面活性剂] (摩尔比w) :反胶束微乳液法制备的纳米粒子尺寸受体系中水滴大小的影响,在一定范围内,w 增大,水滴半径增大,纳米粒子的尺寸增加[1 ] 。 2. 2 助表面活性剂的影响:不同的体系,助表面活性剂对粒子尺寸的影响不同,当醇完全溶于水中时,随醇含量的增加,水滴半径增大,纳米粒子的粒径增加;当醇位于油/ 水界面时,随着助表面活性剂含量的增加,水滴半径反而减小[ 2 ] 。 2. 3 油相中碳链的长度:油相中碳原子数越多, 纳米粒子的尺寸越大。不同微乳液体系制备纳米粒子的种类纳米粒子的种类实例所用的微乳液体系金属单质Pt [5 ]Bi [6 ]Au[7 ]Cu[8 ] Ni [9 ]Ag[10 ] Triton X - 100/ 正戊醇/ 环己烷/ 水溶液[5 ] Np (5) + Np (9) / 石油醚/ 水溶液[6 ] CTAB/ 正戊醇/ 正己烷/ 水溶液[7 ] SDS/ 异戊醇/ 环己烷/ 水溶液[8 ] SDS/ / 正戊醇/ 二甲苯/ / 水溶液[9 ] SDS/ 异戊醇/ 环己烷/ 水溶液[10 ] 金属氧化物TiO2[11 ] ZnO[12 ] SiO2[13 ] Triton X - 100 / 正己醇/ 环己烷/ 水溶液[11 ] CTAB / 煤油/ 正辛醇/ 氨水[12 ] NP - 5/ 环己烷/ 氨水[13 ] 金属硫化物CdS[14 - 16 ] ZnS[17 ] CuS[18 ] CTAB/ 正戊醇/ 正己烷/ 水溶液[14 - 15 ] 月桂醇聚氧乙烯醚/ 水/ 环己烷/ 正丁醇[16 ] SDS/ 正丁醇/ 正庚烷/ 水溶液[17 ] CTAB/ 环己烷/ 乙醇/ 水溶液[18 ] 无机纳米复合材料ZnS - CdS[19 ] CdS - ZnS[20 ] ZnS :Mn / CdS/ SiO2[21 ] CdS $ Ag2S[22 ] CdS - SiO2[23 ] SDS/ / 正戊醇/ 甲苯/ / 水溶液[19 ] CTAB/ 正戊醇/ 正己烷/ 水溶液[20 ] SDS/ / 正戊醇/ 甲苯/ / 水溶液[21 ] AOT/ 正庚烷/ 水溶液[22 ] NP - 7/ 正丁醇/ 环己烷/ 水溶液[23 ]

燃烧合成法制备纳米材料的研究

燃烧合成法制备纳米材料的研究随着科技的不断进步，纳米材料的应用也愈加广泛，比如在能源、环保、医疗等领域都有很多的应用。燃烧合成法可以高效地制备纳米材料，已成为一种备受关注的制备方法。一、燃烧合成法的基本原理燃烧合成法是利用化学反应中的热释放和摩尔反应的高压、高温条件，在瞬时的火焰反应中制备产品。在硝酸铵、氨基酸和氢氧化物等化合物作为燃烧的燃料时，反应速度会比其他化合物快，可以使反应物在非常短暂的时间内发生反应，形成纳米材料。二、燃烧合成法的优势 1、高效燃烧合成法的反应时间非常短，可以在一瞬间内完成反应，从而大大提高了反应速度和效率； 2、简单相比于其他制备方法，燃烧合成法不需要精密的实验设备和条件，非常容易进行实验； 3、控制性强燃烧合成法可以通过调节反应的燃料比例、反应温度和离子起始浓度等因素来调控纳米材料的粒径、形态和结构。三、燃烧合成法在纳米材料制备中的应用 1、氧化物纳米材料制备

燃烧合成法可以制备氧化铁、氧化锰、氧化锆等金属氧化物纳米材料，这些纳米氧化物材料在降解有机污染物、催化剂和光学材料等领域具有广泛的应用。 2、硫化物纳米材料制备燃烧合成法还可以制备二硫化钼、二硫化钨等硫化物纳米材料，这些材料在电子器件、催化剂等领域有很广泛的应用。 3、金属纳米材料制备燃烧合成法还可以制备金属纳米材料，比如纳米铜、纳米铁等，这些纳米金属材料在电化学传感器、催化剂和生物分子探测等领域有着广泛的应用。四、燃烧合成法发展趋势随着纳米材料在现代产业中的应用愈加广泛，燃烧合成法在制备纳米材料方面的应用前景也变得越来越广阔。未来，燃烧合成法将会使用更多的燃料和反应体系，如化学还原法和水热法等，以及更多的原料，实现纳米材料的高效、可控制备，以促进其在新材料领域的应用。燃烧合成法制备纳米材料的研究对于纳米材料的发展具有重要意义。它的快速、简单、控制性强等特点使其成为一种备受关注的制备方法。未来，燃烧合成法有望在纳米材料制备领域发挥更重要的作用，推动纳米材料的应用。

ZrO2合成

无机092 宋飞杨099024265 ZrO2合成实验一、ZrO2在国内外的研究现状综述了纳米氧化锆在陶瓷增韧、催化作用、传感器以及功能薄膜等领域的应用,由于纳米ZrO2 具有超塑性行为,被用作陶瓷增韧的材料;纳米ZrO2 的化学稳定性好,粒子尺寸小,比表面积大,使催化性能大大提高;由于纳米ZrO2 禁带宽、折射率高,被广泛应用于各种光学薄膜;纳米氧化锆涂层晶粒堆积紧密、气孔率低、涂层的结合性能较好,被广泛用作热障涂层.综合分析认为纳米氧化锆具有十分广阔的应用前景. 1. 1、ZrO2的应用。 1．1.1提高陶瓷的韧性利用ZrO2 的相变增韧、残余应力增韧及微裂纹增韧效应，ZrO2 被广泛用于增韧其他陶瓷和脆性金属间化合物，如将纳米ZrO2 如粒子分散于氧化铝陶瓷中能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。张巨先等通过微波加热ZrOCl2·8H2O的醣水溶液，用HPC作分散剂，制备出无团聚、单分散的纳米水合ZrO2 ，结果发现ZrO2 均匀地弥散分布在ZTA陶瓷中，分析认为ZrO2 主要以t相形式稳定存在，其相变增韧作用很小，裂纹偏转和裂纹增韧作用增强。徐利华等对ZrO2 增韧A12O3—TiC系陶瓷复合材料的力学性能及其耐磨性能进行了研究。郭兴忠等采用溶胶一凝胶法合成了锫溶胶，并在刚玉一莫来石质材料中引入ZrO2 ，分析了ZrO2 溶胶对刚玉一莫来石复相陶瓷性能的影响特征。研究结果表明，ZrO2 在主体材料中形成纳米包裹薄膜，其分布可控和均匀掺人，不仅提高了复相陶瓷的抗热震性、高温强度及蠕变性，而且还使微观结构可控、晶粒尺寸均匀。加入ZrO2 溶胶产生氧化锆粒子的应力诱导相变增韧和微裂纹增韧是刚玉一莫来石质材料热震稳定性提高的主要原因。 1．1.2催化领域的应用纳米ZrO2 由于粒子尺寸小，而使其比表面积大大增加，作为催化剂及其载体，可使催化性能大大提高。ZrO2 作为催化剂或催化剂的载体，具有较强的酸性及高的热稳定性，可用于烯烃加氢、环氧化、醇脱水、缩合反应等。Maehashi 等钉发现ZrO2 也是性能优良的异构合成催化剂，能够选择性地催化合成异丁烯。梁丽萍等叫采用凝胶超临界流体干燥工艺制备无团聚ZrO2 (CaO)超微粉体，考察了ZrO2 (CaO)催化剂对C0完全氧化反应的催化活性。发现该方法制得的ZrO2具有较高的比表面积、大孔体积、小粒径及良好单分散性等特点。李映伟等考察了纳米ZrO2 催化一氧化碳加氢合成异丁烯的反应，认为纳米ZrO2 的制备方法对ZrO2 的物理性质和催化性能有较大的影响。用超I临界流体干燥并在流动N2气氛中焙烧制得的ZrO2 催化剂，对异丁烯具有较高的选择性。当加人A12O3和KOH助剂时，表现出非常优良的助剂效应，在大幅度提高催化剂对i-C4烃选择性的同时，仍然保持了同样高的催化活性。刘欣梅等提出了一种独特的固态反应一结构导向合成技术，成功地解决了纳米介孑L ZrO2 的合成，得到了纳米尺度均一、介孔结构丰富的新型材料。朱江使用ZrO2 的纳米粉末取代常规的混合催化剂(K2S04：

氧化锆的制备方法

氧化锆的制备方法氧化锆是一种重要的功能材料，广泛应用于光学、陶瓷、电子等领域。本文将介绍氧化锆的制备方法，包括热法、化学法和物理法。热法是制备氧化锆的一种常用方法。首先，将锆砂或锆铁矿石粉碎，并通过化学方法提取出金属锆。然后，将提取得到的锆金属放入高温炉中，在氧气气氛中进行煅烧。锆金属在高温下与氧气发生反应，形成氧化锆。煅烧后的产物经过磨碎、筛分等处理，得到所需的氧化锆粉末。热法制备的氧化锆粉末颗粒均匀、尺寸可控、晶型纯度高，适用于大规模生产。化学法是另一种制备氧化锆的常用方法。一种常见的化学法是溶胶-凝胶法。在该方法中，通过溶剂处理和着胶剂的添加，将锆盐和其他化学试剂溶解于溶液中，形成溶胶体系。随后，通过蒸发降温、等离子体共轭、凝胶分解等步骤，使溶胶逐渐凝胶成固体胶体。最后，通过热处理，将胶体转化为氧化锆。化学法制备的氧化锆具有较高的化学纯度、可控的形貌和颗粒尺寸分布。此外，化学法还可以制备氧化锆的纳米颗粒，具有较大的比表面积和优异的物理性能。物理法是制备氧化锆的另一种方法。物理法中，常用的方法有热喷涂法和溅射法。热喷涂法是将氧化锆粉末加热到熔融状态，然后通过高速喷射或喷雾燃烧，将熔融的氧化锆颗粒喷射到基底上，在基底上形成均匀的氧化锆涂层。溅射法则是将氧化锆靶材置于真空室中，通过高能离子束轰击靶材表面，使靶材表面的氧化锆原子脱离靶材，并沉积于基底上，形成氧化锆涂层。

物理法制备的氧化锆涂层具有较好的附着力和致密性，可用于材料表面的保护和改性。综上所述，氧化锆的制备方法主要包括热法、化学法和物理法。热法适用于大规模制备，并可控制粉末尺寸和晶型纯度。化学法可以制备高纯度的氧化锆，并可控制形貌和粒径分布。物理法主要用于制备氧化锆涂层，具有较好的附着力和致密性。根据所需的氧化锆产品和工艺要求，选择合适的制备方法，有助于提高制备效率和产品质量。

纳米TiO2的制备与应用的进展

纳米TiO2的应用与制备的研究进展李俊（中南大学化学化工学院应化0903班）摘要本文主要介绍了纳米TiO2的制备方法的现阶段进展，从物理法，化学法，新型合成方法三方面介绍了国内外的研究进展，同时综述了纳米TiO2在传感器材料，催化剂载体，光催化剂、太阳能电池原料和紫外线添加剂等方面的应用。关键词纳米粉体 TiO2化学法应用综述 1.前言纳米技术是当今世界的研究前沿。纳米级的TiO2因其化学性高、分散性好、吸收紫外线能力强等，广泛用于化工、涂料、塑料、橡胶、纤维、造纸、油墨、搪瓷、电子等行业。对其研究比较深的主要有传感器材料、催化剂载体、光催化剂、处理水和空气中的污染物、杀菌、太阳能电池原料以及通过贵金属沉积、离子掺杂、染料敏化、半导体复合等方法来改变其光学性质这几方面。 TiO 2 俗称钛白粉，无毒、无味、无刺激性、热稳定性好。其晶相结构有四种：金红石（Rutile）、锐钛矿（Anatase）、板钛矿（Brookite）和无定形，其中以金红石型和锐钛矿型TiO 2应用最为广泛[1]。这两种晶型的TiO 2 硬度、密度、折光指数、光催化活性等都有所不同、两种晶型的相对含量对产品性能有较大的影响。本文主要介绍纳米TiO 2 的制备和其应用的研究进展。 2.纳米TiO2的应用研究 2.1 传感器材料 TiO2作为敏感材料，制成传感器可检测H2、CO等可燃性气体和氧气。特别是用作汽车尾气传感器，通过测定汽车尾气的氧含量，可以控制汽车发动机的效率。目前研制的电阻型TiO 2 半导体氧传感器，以其体积小、结构简单、价格便宜而受到人们的关注[2]。中南大学的李赛[3]将尿素酶(urease)固载于不同粒径 (5nm，25nm，2.4 p m)的TiO 2 膜上，在350℃，pH为7的条件下采用电位法研究吸附在纳米多孔Ti0 2上的尿素酶的活性变化。在钛丝基体上沉积一层纳米TiO 2 多孔膜，然后直接将尿素酶吸附在Ti0 2膜上。基于Ti0 2 膜的pH响应，发展了一种廉价的、易于微型化的pH敏尿素酶传感器。 2.2 催化剂载体自1987年Taus研等发现某些金属与Ti0 2 载体之间具有强相互作用以来，各国催化剂领域的学者多选用Ti0 2作为催化剂载体。闫华甫对Ti0 2 作为钴钼加氢转化催化剂的载体进行了研究，发现用Ti0 2 作载体的催化剂，其活性高于以γ-Al2O3为载体的催化剂。朱正峰，赵毅[4]等人用纳米Ti02为催化剂载体原料， V 20 5 为催化荆，通过混合、球磨、干燥和焙烧等工艺制备选择性催化还原脱硝法催化荆，研究了催化剂的制备工艺和催化性能。通过差热分析研究催化剂的相变和烧结温度，通过模拟烟气分析装置表征催化剂的催化性能。结果表明，加入 V 20 5 ，可略提高催化性能，以6％V 2 5 —94％Ti0 2 为配方的催化荆对NO的脱除率

纳米材料的微乳液控制合成,结构转变及机理研究的开题报告

钼酸盐微/纳米材料的微乳液控制合成，结构转变及机理研究的开题报告一、研究背景及意义钼酸盐是一类重要的功能材料，包括钼酸铵、钼酸钠、钼酸铜等，具有良好的光电性能、催化性能和化学稳定性等特点，在诸如催化、光电子器件、传感器等领域具有广泛应用。钼酸盐纳米晶体的合成研究是纳米材料研究的热点之一，通过纳米化可以提高材料的表面积和通量，改变材料的物理化学性质，大大拓展了钼酸盐的应用范围。微乳液是由水介质相和油介质相组成，可以用来调控纳米材料的形貌和结构，广泛应用于纳米材料的控制合成、组装和表征等领域。利用微乳液合成钼酸盐纳米晶体，可以在控制合成条件下合成具有定向组装、孔洞结构和高比表面积的纳米材料。此外，微乳液在矿物材料的研究中也有重要的应用，通过微乳液的组装、交联和聚合等过程，可以实现矿物材料的形貌控制、结构调控和性能优化。因此，本研究将探讨微乳液控制合成钼酸盐纳米材料的方法，研究不同表面活性剂、油相、水相等条件对钼酸盐纳米晶体形貌和结构的影响，探索微乳液在钼酸盐纳米材料合成中的作用机理，为钼酸盐纳米材料的合成和应用提供重要的理论和实验基础。二、研究内容 1. 合成并表征不同形貌的钼酸盐纳米材料选择不同表面活性剂、油相、水相等条件，合成并表征不同形貌的钼酸盐纳米晶体，如球形、片状、纤锥体等形貌，探究形貌的控制机理。 2. 研究钼酸盐纳米晶体形貌结构的调控机制

分析不同影响因素之间的相互作用，探究影响钼酸盐纳米晶体形貌和结构的控制机制，如表面活性剂的类型和结构、油相和水相的比例、温度、反应时间等。 3. 探究微乳液在钼酸盐纳米材料合成中的作用机制从微观角度探究微乳液在钼酸盐纳米材料合成中的作用机理，如微乳液的组装、交联和聚合等过程，探索微乳液在纳米材料的形貌控制、结构调控和性能优化中的作用。三、研究方法 1. 合成不同形貌的钼酸盐纳米晶体，采用水热法、溶胶-凝胶法等方法，利用X射线衍射仪、透射电镜等对纳米晶体进行表征，分析其形貌、晶体结构和尺寸分布等特征。 2. 分析并优化控制合成条件，采用单因素实验和正交实验等方法，研究不同因素对钼酸盐纳米晶体形貌和结构的影响，确定最优合成条件。 3. 探究微乳液在钼酸盐纳米材料合成中的作用机理，采用动态光散射、表征肽、原位红外光谱等方法，分析微乳液的组装、交联和聚合等过程。四、预期结果及意义通过本研究，预计可以实现对钼酸盐纳米材料形貌和结构的控制合成，探索微乳液在纳米材料的合成中的作用机理，具体结果包括： 1. 成功合成不同形貌的钼酸盐纳米晶体，并探究形貌和结构的形成规律。 2. 系统研究不同因素对钼酸盐纳米晶体形貌和结构的调控机制，确定最优合成条件。 3. 从微观角度揭示微乳液在钼酸盐纳米材料合成中的作用机理。 4. 为构建纳米材料的选择性催化器、光电子传感器、高效吸附材料等方面的应用提供理论和实验基础。

火工药剂细化技术评价与展望

火工药剂细化技术评价与展望摘要:论述了火工药剂细化技术的研究概况.针对敏感起爆药的特殊性.借鉴其他领域超细材料制备方法.提出用微乳液合成法制备超细敏感起爆药。关键词:火工药剂;细化技术;微乳液合成法; 前言随着火工品的发展.火工药剂的细化已成为现代武器中一项重要的高新技术。超细火工药剂所表现出来的不同于普通颗粒的新的物理化学性能.吸引了越来越多的科研人员在这一方面进行研究,经过大量的研究已经证实超细火工药剂具有燃烧率提高,输出能量更高,感度发生变化,爆轰机理转变,爆轰波传播更快更稳定,爆轰临界直径大幅度降低,装药强度提高等优点。因此.超细的火工药剂在爆炸逻辑网络、推进剂、激光起爆等诸多领域中都有重要的应用。一、火工药剂细化技术简介 1.火工药剂细化研究的发展 1977年,美国匹克汀尼兵工厂为了确定超细太安能否代替糊精叠氮化铅用于宇航局航天飞机而从事了太安的细化研究⑶,超细太安是粒径约为10um的结晶,他们将其与糊精叠氮化铅就撞击、冲击、热、静电感度等7项性能试验进行了比较。结果表明:两批超细太安都比参照的叠氮化铅钝感,其主要特性与标准太安无明显不同,其机械撞击、炸药冲击、短高温脉冲、静电感度都钝感于糊精叠氮化铅;而最小起爆药量试验超细太安比猛炸药更加敏感。 2.火工药剂细化技术及评价粒度达微米及亚微米级的炸药是目前新技术火工品中必不可少的关键材料,ebw、efi等起爆器都必须采用高比表面积的超细炸药作为起爆炸药,爆炸逻辑网络也需要用亚微米级和纳米级的炸药以降低临界爆轰尺寸、提高集成度,超细材料可以改善火药、延期药等烟火剂的性能,超细技术在火工品领域中将会作出特殊的贡献。火工药剂的超细化可以借鉴其他领域广泛应用的超细粉体技术,但火工药剂具有爆炸性、批量小、纯度要求高等特点,其细化技术有特殊的安全操作要求# 火工药剂的细化技术可分为固相法,液相法和气相法。(1)固相法;固相法主要是进行药剂的物理粉碎,其优点在于操作简单,但初始药剂需采用高纯度的样品,且在细化过程中易引入杂质,粒度分布较宽、分布不均匀、批次重复性不好。(2)液相法; 液相法是将药剂先变成液态,再结晶出来。经此法处理后,药剂纯度有所提高,杂质混入量相对较少,但粒径受工艺条件影响较大,有些药剂达不到要求。液相法分为溶剂/非溶剂重结晶法和化学反应法。(3)气相法;气相法是将药剂先转变成气态,再结晶或沉积。其优点是处理后的药剂纯度更高,颗粒分散性好,粒径均匀,分布较窄。缺点是投资较大,需专用设备。 3.乳化细化原理采用表面活性剂来增大分散体系中粒子的稳定性已见有资料论及．乳化细化与表面活性剂细化虽同为重结晶法,但其作用机理是不同的．乳化细化中的乳化剂属高分子有机物,它在粒子表面形成一吸附层,不仅减小了粒子问范德华力的作用, 更重要的是吸附了高分子粒子在互相接近时产生的两种情况:吸附层被压缩而不发生渗透;吸附层船发生互相渗透、互相重叠．前者由于高分子失去结构熵而产生熵斥力位能,后者则由于重叠区域浓度升高而导致产生渗透斥力位能,结果两种情况

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。金属醇盐法金属醇盐法通过将水加入金属醇盐中制备纳米粉体的方法，金属醇盐的通式为M(OR) ，R是烷基或者丙烯基，M是金属元素。金属醇盐遇水后很容易分解成醇和氧化物或其水合物等沉淀，这些沉淀经过滤、干燥及焙烧等过程可制得纳米粒子。具体方法是：在锆盐的苯或异丙醇等有机溶剂中加水使盐分解，然后洗净生成的溶胶，干燥煅烧后得到纳米ZrO，粒子。金属醇盐水解沉淀法最大的优点是反应速度快，而且可以从所得物质的混合液中直接分离制备高纯度纳米粒子，所得粒子几乎均是一次粒子，且粒子的大小和形状均一。因此，该法制得的纳米ZrO，适用于高性能、高强、高韧的电子材料和结构材料。其缺点是需要用大量昂贵的有机金属化合物，而且作为溶剂的有机物常是一些有毒的物质。所以此法耗资大，且容易造成污染问题。溶胶一凝胶法溶胶一凝胶法是从金属化合物的溶液出发，在较低温度下发生水解等反应，得到金属氧化物或氢氧化物的均匀的溶胶，再浓缩成透明的凝胶，凝胶经干燥及热处理后得到粒径在几至几百纳米范围内的氧化物超微粉。制备纳米ZrO 时，首先在Zr(OH) 水溶液中加入稳定剂，如Mgo、Y20，或CaO等化合物，然后加入硝酸，调节pH值至5．5—6．0，待溶胶凝聚后，于70℃

纳米氧化钬

纳米氧化钬引言纳米材料是一种具有特殊结构和性质的物质，其粒径范围一般在1-100纳米之间。近年来，纳米材料的研究和应用越来越受到关注。纳米氧化钬是一种具有良好物理化学性质的纳米材料，本文将从以下几个方面对纳米氧化钬进行探讨。二级标题1：纳米氧化钬的制备方法三级标题1：溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的纳米材料制备方法，包括溶解、凝胶化和热处理三个步骤。在制备纳米氧化钬时，首先需要将适量的钬盐和溶剂混合，并加热搅拌使其充分溶解。然后通过控制溶液的pH值和温度，使其凝胶化形成氧化钬的胶体。最后，通过热处理将胶体转化为纳米氧化钬。三级标题2：燃烧法燃烧法是一种简单快速的纳米材料制备方法，适用于大规模生产。在制备纳米氧化钬时，首先将钬盐和燃料（如葡萄糖）混合，并在适当条件下进行燃烧反应。燃烧过程中产生的高温和高压条件有利于形成纳米颗粒。通过控制燃烧反应的温度、气氛和反应时间，可以得到所需粒径和形貌的纳米氧化钬。三级标题3：其他制备方法除了溶胶-凝胶法和燃烧法，还有许多其他的制备方法可以用于制备纳米氧化钬，如溶剂热法、气相法、微乳液法等。这些方法各有优劣，选择合适的方法需要考虑制备条件、设备要求以及所需纳米氧化钬的特性等因素。

二级标题2：纳米氧化钬的性质三级标题1：物理性质纳米氧化钬具有良好的物理性质，主要表现为较大的比表面积和较小的晶粒尺寸。由于纳米颗粒的特殊结构，纳米氧化钬的比表面积通常比其大颗粒形式的氧化钬要大几个数量级，这使得纳米氧化钬具有更多的活性表面能够参与化学反应。此外，纳米氧化钬的晶粒尺寸一般在几十纳米左右，这也有利于提高其物理性能。三级标题2：化学性质纳米氧化钬在化学性质上与氧化钬相似，但由于其较大的比表面积和较小的晶粒尺寸，纳米氧化钬表现出更高的活性和更好的催化性能。纳米氧化钬可以作为催化剂用于各种化学反应，如催化剂制备、催化剂应用和催化剂表征等。三级标题3：其他性质纳米氧化钬还具有一些其他的特殊性质，如光学性质和磁性性质等。研究表明，纳米氧化钬具有较高的吸收和发射光谱范围，这使得其在光催化、光电子、光化学等领域有着广泛的应用前景。此外，纳米氧化钬还具有一定的磁性，可以用于磁性材料和生物医学等领域。二级标题3：纳米氧化钬的应用三级标题1：催化剂应用纳米氧化钬作为催化剂具有独特的优势，在化学工业生产和环境保护等方面有广泛应用。纳米氧化钬可以用于汽车尾气净化、有机废气治理、有机物催化氧化等领域。其具体应用包括三元催化剂制备、金属氧化物的催化剂修饰和脱硝催化剂的制备等。三级标题2：光催化应用纳米氧化钬具有较高的吸收和发射光谱范围，可用于光催化反应。光催化反应是一种利用光能将化学反应转化为可见光或紫外光来实现的过程。纳米氧化钬作为催化剂可以用于有机废水处理、氨氮废水光催化降解和光解反应等。

纳米催化技术

纳米催化技术综述学院：化学化工专业：化学工程姓名：孙晶芸学号：MZ13485 [摘要]纳米材料由于颗粒小、比表面积大、形成凹凸不平的原子台阶，这些特性是催化剂所必备的，因此进行纳米催化材料的研究开发是非常有意义的。本文就纳米粒子的制备及应用领域为中心进行探讨。[关键字]纳米催化；稀土催化材料；光催化引言纳米催化剂由于其高效的还原或氧化作用，在催化领域的应用非常广泛，与普通商用催化剂相比，表现出高活性和高选择性等优异的催化性能。在反应中，纳米催化剂的尺寸、形貌、表面性质等对其活性和选择性起到了关键的作用。纳米颗粒由于尺寸小，表面所占的体积分数大，表面的键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子配位不全等，导致表面的活性位置增加，这就使纳米颗粒具备了作为催化剂的基本条件。随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形成了凹凸不平的原子台阶，这就增加了化学反应的接触面。催化剂的作用主要可归结为三个方面：一是提高反应速度，增加反应效率；二是决定反应路径，有优良的选择性，如只进行氢化、脱氢反应，不发生氢化分解和脱水反应；三是降低反应温度。近年来在纳米催化剂的研究方面已取得一些成果，体现了纳米催化剂的优越性[1-5]。目前，关于纳米粒子的催化剂有以下几种，即纳米金属催化剂，主要以贵金属为主，如Pt、Rh、Ag、Pd，非贵金属有Fe、Co、Ni等。第二种以氧化物为载体，把粒径为l nm-10nm的金属粒子分散到这种多孔的衬底上。衬底的种类很多，有氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、沸石等。第三种是WC、γ-Al2O3、γ-Fe2O3等纳米聚合体或者是分散于载体上。纳米稀土Ti02复合氧化物[6-8]在可见光的照射下对碳氢化合物有催化作用，利用这样一个效应可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面涂上一层纳米Ti02薄层，有很好的保洁作用，在实验室已制成自洁玻璃和自洁瓷砖。粘污在表面上的物质，包括油污、细菌在光的照射下由于纳米TiO2的催化作用，会进一步氧化变成气体或者很容易被擦掉的物质。这使高层建筑的玻璃、厨房容易粘污的瓷砖的保洁都可以很容易地进行。日本已经制备出保洁瓷砖，装饰了一家医院的墙壁，使用证明，这种保洁瓷砖有明显的杀菌作用。本文根据近几年国内外的研究报道，对纳米催