一种片状部分稳定氧化锆的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种片状部分稳定氧化锆的制备方法，该方法以氧氯化锆和氢氧化钠为反应原料，首先通过辅助压力场制备反应前驱体，然后将反应前驱体与熔盐和熔盐添加剂在室温下按照一定质量配比混合研磨，经热处理、洗涤、干燥得到片状部分稳定氧化锆。该方法使用的反应原料价格低廉，熔盐低价环保，操作工艺简便且易于控制，制备周期短，制得的片状部分稳定氧化锆产率高、尺寸相对较大，分散性好且适于规模生产，产品作为一种新型陶瓷材料在增强增韧与光催化领域具有广阔的应用前景。

Preparation method of flake stabilized zirconia

The invention discloses a preparation method of sheet partially stabilized zirconia. The method takes zirconium oxychloride and sodium hydroxide as reaction raw materials, first prepares reaction precursor through auxiliary pressure field, then grinds the reaction precursor with molten salt and molten salt additive at room temperature according to a certain mass ratio, and then heat treats and washes it. The flake stabilized zirconia is obtained by drying polyester and dry. The method is characterized by low cost of raw materials, low price of molten salt and environmental protection, simple operation and easy control, short preparation cycle, high yield, relatively large size, good dispersibility and suitable for large-scale production of partially stabilized zirconia. As a new type of ceramic material, the product has been used in the field of reinforcement, toughening and photocatalysis. It has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种片状部分稳定氧化锆的制备方法
本专利技术属于新型无机材料领域，具体涉及一种具有增强增韧与光催化作用的片状部分稳定氧化锆的制备方法。
技术介绍
氧化锆由于其高强高韧、耐磨损、抗腐蚀、人体亲和性好以及高温离子电导率强等一系列优异物化性能，在耐火材料、陶瓷刀具，人造牙齿和骨骼，氧传感器、催化剂以及催化剂载体等领域得到广泛应用。近年来，随着对氧化锆研究的深入，越来越多不同形貌的氧化锆被制备出来且表现出优于通常的物化性能，这是由于材料的物化特性不仅取决于材料自身的化学组成，也与其结构息息相关。如舒展霞等以Zr(SO4)2·4H2O和CH3COONa为原料，采用水热法制备出了花状结构的氧化锆，其（100）裸露晶面对染色剂罗丹明B表现出了优异的光催化降解特性[Synthesisandphotocatalyticpropertiesofflower-likezirconiananostructures[J].CrystEngComm,2012,14(3):1122-1127]。而对于片状结构的氧化锆，可利用其本身的高强度，再结合裂纹偏转、裂纹桥连、片状颗粒拔出等效应来增强增韧陶瓷材料，此外片状氧化锆特殊的裸露晶面有望在光催化降解领域发挥一定的作用。查阅相关文献可知，目前片状氧化锆的制备方法基本上都是水热法。津藤悦朗采用水热法制备出了纳米片状氧化锆[片状氧化锆型细粒晶体及其生产方法，专利申请号:86104600]，该方法采用酸性溶液先制备出含有SO42-的片状氧化锆细晶粒，然后在110～350℃的水热条件下处理2-4天制备出四方或立方氧化锆，煅烧后仍为四方或立方氧化锆，所得片状晶体厚度小于50nm，沿层面平行方向尺寸大于其厚度的五倍。该方法存在以下缺点：制备过程复杂且周期偏长；需以硫酸为酸性反应介质，成本较高，存在危险性且对环境有污染；所得晶体沿层面平行尺寸小。此外该方法未引入稳定剂，虽然也能因为氧化锆的小尺寸效应获得四方或立方相，但并非稳定或部分稳定氧化锆，在实际高温应用过程中会发生相变从而影响增强增韧效果。魏春城等也以水热法制得片状氧化锆晶体[水热合成片状氧化锆的制备方法，专利申请号:200910019384.0]，该方法先以硼氢化钠滴定氧氯化锆溶液生成白色沉淀，将所得白色沉淀清洗至中性后再加到0.1～1mol/L的碳酸钠溶液中搅拌均匀，之后放置于反应釜中在120～300℃保温5～120h，最后在500～1000℃煅烧2h得到最终的片状晶体。该方法的不足是：采用硼氢化钠溶液制备白色沉淀，由于硼氢化钠遇到水会产生易燃气体，因此存在一定的危险性；制备工艺较为复杂且周期较长；所得样品产率相对较低，层面平行尺寸小（＜500nm）且为未掺杂稳定的单斜氧化锆相。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种成本低廉、绿色环保、工艺简便、易于控制、制备周期短并适用于规模生产的片状部分稳定氧化锆的制备方法。为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案是：一种片状部分稳定氧化锆的制备方法，其特征包括如下步骤：步骤一：在室温下称取一定量的氧氯化锆和氢氧化钠分别溶于30mL水中形成一定浓度的溶液，然后将氢氧化钠溶液缓慢加入到氧氯化锆溶液中搅拌均匀得到混合液；步骤二：将混合液置于100mL聚四氟乙烯反应釜中，在辅助压力场下进行反应，待其冷却至室温后清洗干燥得到前驱体产物；步骤三：将前驱体产物与熔盐及熔盐添加剂按照一定的质量比混合研磨，经煅烧、清洗、烘干得到最终产物。所述步骤一中氧氯化锆溶液的浓度为0.8mol/L，氢氧化钠溶液的浓度为4.8mol/L。所述步骤二中辅助压力场下反应的温度为100℃，保温时间为10～14h。所述步骤三中熔盐为氯化钾，熔盐添加剂为氟化钙。所述步骤三中前驱体产物与熔盐及熔盐添加剂的质量比为10:10～20:1～2。所述步骤三中的煅烧温度为850～950℃，保温时间为1～7h。本专利技术采用辅助压力场工艺结合熔盐法制备出片状部分稳定氧化锆。首先采用辅助压力场工艺制得细小的四方或立方氧化锆晶种，然后通过熔盐法制备出片状部分稳定氧化锆。在本专利技术中，少量熔盐添加剂的加入十分关键，一方面利用氟化钙中的钙离子稳定氧化锆，另一方面，通过氟化钙来促进锆前驱体在熔盐体系中的溶解，同时利用氟化钙中的氟离子的定向吸附作用，在熔盐熔融状态下，可以很好地控制氧化锆晶面的定向生长，最终合成出具有片状结构的部分稳定氧化锆。本专利技术熔盐采用低价环保且易于回收的氯化物，工艺简单，制备周期短，易于大规模生产，因此具有广阔的市场前景。附图说明图1为本专利技术实施例1制得片状部分稳定氧化锆的SEM照片；图2为本专利技术实施例1制得片状部分稳定氧化锆的XRD图谱。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种片状部分稳定氧化锆的制备方法的具体实施方式、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如下：实施例1：在室温下分别称取7.76g的氧氯化锆和5.76g的氢氧化钠溶于30mL水中，分别形成0.8mol/L和4.8mol/L浓度的溶液，然后将氢氧化钠溶液缓慢加入到氧氯化锆溶液中搅拌均匀得到混合液；然后将混合液置于100mL聚四氟乙烯反应釜中在100℃辅助压力场条件下反应10h，待其冷却至室温后清洗干燥得到前驱体产物；最后将前驱体产物与氯化钾和氟化钙按照质量比10:20:1混合研磨，经900℃煅烧并保温5h后清洗、烘干得到最终产物。通过XRD测试，表明所得产物含有单斜相、四方相和立方相，为部分稳定氧化锆；通过SEM测试，可见所得产物为片状氧化锆，其平行面长度达到1～2μm，厚度达100～200nm。实施例2：在室温下分别称取7.76g的氧氯化锆和5.76g的氢氧化钠溶于30mL水中，分别形成0.8mol/L和4.8mol/L浓度的溶液，然后将氢氧化钠溶液缓慢加入到氧氯化锆溶液中搅拌均匀得到混合液；然后将混合液置于100mL聚四氟乙烯反应釜中在100℃辅助压力场条件下反应14h，待其冷却至室温后清洗干燥得到前驱体产物；最后将前驱体产物与氯化钾和氟化钙按照质量比10:10:2混合研磨，经900℃煅烧并保温5h后清洗、烘干得到最终产物。实施例3：在室温下分别称取7.76g的氧氯化锆和5.76g的氢氧化钠溶于30mL水中，分别形成0.8mol/L和4.8mol/L浓度的溶液，然后将氢氧化钠溶液缓慢加入到氧氯化锆溶液中搅拌均匀得到混合液；然后将混合液置于100mL聚四氟乙烯反应釜中在100℃辅助压力场条件下反应12h，待其冷却至室温后清洗干燥得到前驱体产物；最后将前驱体产物与氯化钾和氟化钙按照质量比10:16:1.5混合研磨，经850℃煅烧并保温7h后清洗、烘干得到最终产物。实施例4：在室温下分别称取7.76g的氧氯化锆和5.76g的氢氧化钠溶于30mL水中，分别形成0.8mol/L和4.8mol/L浓度的溶液，然后将氢氧化钠溶液缓慢加入到氧氯化锆溶液中搅拌均匀得到混合液；然后将混合液置于100mL聚四氟乙烯反应釜中在100℃辅助压力场条件下反应12h，待其冷却至室温后清洗干燥得到前驱体产物；最后将前驱体产物与氯化钾和氟化钙按照质量比10:13:1混合研磨，经950℃煅烧并保温2h后清洗、烘干得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种片状部分稳定氧化锆的制备方法，其特征包括如下步骤：步骤一：在室温下称取一定量的氧氯化锆和氢氧化钠分别溶于30mL水中形成一定浓度的溶液，然后将氢氧化钠溶液缓慢加入到氧氯化锆溶液中搅拌均匀得到混合液；步骤二：将混合液置于100mL聚四氟乙烯反应釜中，在辅助压力场下进行反应，待其冷却至室温后清洗干燥得到前驱体产物；步骤三：将前驱体产物与熔盐及熔盐添加剂按照一定的质量比混合研磨，经煅烧、清洗、烘干得到最终产物。

【技术特征摘要】
1.一种片状部分稳定氧化锆的制备方法，其特征包括如下步骤：步骤一：在室温下称取一定量的氧氯化锆和氢氧化钠分别溶于30mL水中形成一定浓度的溶液，然后将氢氧化钠溶液缓慢加入到氧氯化锆溶液中搅拌均匀得到混合液；步骤二：将混合液置于100mL聚四氟乙烯反应釜中，在辅助压力场下进行反应，待其冷却至室温后清洗干燥得到前驱体产物；步骤三：将前驱体产物与熔盐及熔盐添加剂按照一定的质量比混合研磨，经煅烧、清洗、烘干得到最终产物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤一中氧氯化锆溶液的浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘健敏，王涛，江伟辉，徐贵荣，冯果，陈婷，苗立锋，胡庆，张权，
申请(专利权)人：景德镇陶瓷大学，
类型：发明
国别省市：江西,36