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优锆纳米氧化锆的制备与应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-10-23  浏览次数:94
  《陶瓷技术》    2014年5月1期    李建华

利用氧化锆的相变特性,使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。将纳米二氧化锆粒子 UG-R30Z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,ZrO2纳米陶瓷具有超塑性行为,所用的纳米二氧化锆粉体UG-R10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ZrO2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UG-R30Y3粉体表面活性较高,经冷却静压成型的ZrO2*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℃,对于节能和获得高品质ZrO2陶瓷有重要意义,并为进一步制备ZrO2纳米陶奠定了基础。

由于氧化锆的化学性质较稳定,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强酸催化剂方面ZrO2 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UGR30添加适量CO2的转化率也相应提高。另外,纳米二氧化锆UG-R30粉体与大颗粒ZrO2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。超细二氧化锆UG- R200为载体,浸泽铜后得到的CuO/ZrO2催化剂对CO/H2合成甲醇,呈现良好的催化活性和选择性。以纳米级二氧化锆UG-R30超细粉代替常规催化剂用于土壤固氮,实验证明纳米ZrO2超细粉UG-R30具有催化作用,且测定结果良好。

二氧化锆是同时具有酸性、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、催化剂载体和特种陶瓷等方面有较大的应用价值。为适应这些方面的要求,纳米二氧化锆应向复合型发展,即制备多种材料的复合粉体。应具有大的比表面积和热烧结定性,尤其是固碱催化剂在工业生产中将越来越具有潜在价值:如何利用二氧化锆的弱碱性制备更强的固体碱也将是人们关注的课题。

 

 

 

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