纳米氧化锆制备的粒度控制与应用

纳米氧化锆制备的粒度控制与应用

文理 ,董进杰 ,邓艾国 ,何世军 ,李宏业

广东捷成科创电子股份有限公司

摘要：本篇文章主要是介绍了通过氯氧化锆作为重要的前驱体,然后以碳酸钠化学物质作为主要的沉淀剂,从而采用溶胶以及凝胶法来进行制备纳米氧化锆的整个过程展开了研究与分析。从而针对纳米氧化锆制备技术工艺当中的条件，即稳定剂的浓度和纳米粒度之间所存在的关系进行了更进一步的探讨与分析，从而总结了纳米材料团聚的机理以及控制团聚的方法技术等等，同时对于纳米材料以及整理剂在进行制备的过程当中，对其流程、程序进行了一定的优化，以便可以让纳米氧化锆制备的纳米材料粒度可以实现在50 nm左右。

关键词：米氧化锆；制备；粒度控制；应用；沉淀剂；凝胶法；

前言：对于陶瓷领域来讲，其中关于二氧化锆物质，是陶瓷材料当中非常重要的一种氧化物陶瓷原料。主要是因为它具备了其他原材料所没有的一些性能，比如：它的熔点更高一些，其硬度会大，在耐熔性能方面也更好一些，整体一的抗蚀性能非常优良，特别在面对不同的条件、不同的环境之下，它具备着非常独特的优良性。经过相关研究实践显示，对于二氧化锆来讲，其还具备非常优异的远红外发射性能。所以，二氧化锆对高纯超细的二氧化锆粉体在制备的过程当中，其研究工作成为了纳米材料领域当中非常热门的重要课题之一了。

一、关于纳米氧化锆的团聚以及控制功能

（一）对氧化锆团聚的机理展开科学的分析

在对氧化锆团聚的机理展开科学分析的过程当中，我们可以先以ZrOCl2 · 8H2O 溶液来作为一个重要的先驱体,在对其进行充分搅拌的条件之下，再加人一些沉淀剂到其中，经过相应的化学反应之后，再次形成一种氢氧化锆胶体的状态。其中对于氢氧化锆胶体来讲，它是属于一种含水比较强的沉淀物物质了。为此，这种沉淀剂在整个氢氧化锆的结构当中，架桥羟基中的氧原子是处在2个羟原子之间的,而对于非架桥羟基中的氧来讲，其只会和其中一个原子发生一些化学反应，那么，关于配位水，则是因为静电引力或者是其他的短程力，再和锆原子进行相互交连的。

（二）关于对氧化锆团聚的控制分析

对于纳米氧化锆来讲，在对其展开制备技术时，一般情况下，对于超细的ZrO2粉体制备来讲，其中的每一个步骤、环节，都非常有可能会产生一些团聚的现象。那么，针对这些产生团聚现象的原因来进行分析，我们可以得知，主要是因为受到了先驱体浓度所影响，同时，还有受到了沉淀剂的种类，以及对在对其制备时所加入的方式不同、以及pH值的大小不同等，这些因素都有可能会对其造成一定的影响，除此之外，在进行制备时，对于凝胶的温度变化，还有陈化的时间，以及对洗涤溶剂的选择，干燥脱水的条件，还有锻烧的条件等等 这些因素都会给胶粒的大小以及其稳定性带来直接的影响。

（三）关于胶体在制备过程中对团聚的控制

我们依据胶体的化学理论来进行分析，如果想要建立一个稳定性比较强的胶体系，那么，具体情况可以围绕着两个方面来展开：第一，可以加大颗粒与颗粒之间所产生的静电斥力来进行处理。第二，可以不断地增加颗粒与颗料之间的位阻情况，以便可让使这些颗粒在一时之间无法进行有效的聚集。与此同时，在对这些胶体进行制备的过程当中，也可以适当的加人一些高分子聚合物型的表面活性剂在其中,由此一来，则可以起到一个非常好的团聚控制效果。

（三）关于胶体成形之后对团聚产生的有效控制分析

对于团聚来讲，其主要产生的目的是因为在对湿凝胶进行处理的过程当中，有形成了的一种固体以及液体进行相分离的一个过程。那么，其主要的原因是因为在湿凝胶当中所包含的胶体粒子，当他们在进行相互交联的过程当中，就会形成一种链状或者是呈现出一种网状式的结构 ,当湿凝胶在经过了相应的洗涤程序之后，就可以彻底地把Cl - 给消除干净了。为什么要把这个Cl - 给消除干净，主要还是因为Cl-的存在,会让胶粒与胶料之间起到一个“盐桥”的反应作用，从而形成一种比较生硬的团聚。在这一个过程当中，就可以在其中增加比较少量的大分子表面活性剂成分。由于这种表面活性剂其所具备的表面张力，比水还更小一些。再加上其疏水基键合凝胶当中的表面羟基,从而使得颗粒之间不会产生一个相互作用,由此也就减少了造成团聚的现象了。

二、关于纳米氧化锆的制备流程分析

（一）关于纳米材料的制备技术

如果以化学纯氯氧化锆作为原材料来展开制备技术分析，一般情况下，可以在室温的环境下进行制备，将其配制成相应浓度的水溶液。然后再通过磁力搅拌机进行搅拌，并且进行加热，将其加热到相应的温度时，从而形成一种透明化的溶胶状态。在这个环节当中，需要特别注意的一点，就是要一直保持好整体的温度变化是保持不变的状态当中，然后再对其进行添加一些化学物质，即碳酸钠来当作是沉淀剂使用,与此同时，也要再滴加一些聚乙二醇到其中，再经过了超声波清洗器的震荡之后，对其进行加热，从而制备成为一种凝胶,然后进行真空抽滤，再次进行洗涤凝胶，一直洗涤到没有Cl-的存在了,然后就可以制作成为一种干燥化的凝胶了。

（二）关于对整理剂的制备以及对织物的整理

对于整理剂的制备以及织物的整理来讲，可以对其展开相应的实验，在进行实验的过程当中，可以选择浸渍法来对相关织物作出科学化的整理。那么，在对其展开整理的过程当中，其主要的工艺流程如下：可以先准备好相应的织物物质，然后对其展开一些预处理的动作，当完成这个预处理操作之后，再对其实施烘干作业，然后进行浸渍作业处理，在最后的环节当中，要进行烘焙作业处理。同时在对织物进行预处理的过程当中，也是有几个环节需要特别注意的，就是要把这些待处理的织物进行肥皂清洗，以便可以更好地把织物上面所残留的一些油剂或者是蜡质物质等进行消除干净，以便在进行烘干时，会更加的顺利。那么，在展开整理剂制备工作时，可以在纳米氧化锆的溶液当中加入一些质量分数大约是在30 %左右的丙烯酸酯粘合剂,然后再应用磁力搅拌器进行搅拌，在搅拌的过程当中，需要搅拌到相应的时间才可以,才能够得到整理剂。对于浸渍环节来讲，就是要把相关织物浸渍于整理剂当中，这个过程需要保持好相应的时间，再进行相应的脱水处理,然后进行真空干燥,从而得到更好的整理织物。

结语：总而言之，本篇文章主要分析了应用溶胶—凝胶法制备纳米氧化锆的相关技术与方法,从而针对纳米氧化锆颗粒团聚情况产生的相关原因，以及条件展开更加深入化的探讨与研究，从而对于整个制备的过程环节，以及制备后关于纳米材料的稳定性，还有分散作用等都展开深入化的探讨与研究。

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本论文得到基金：肇庆市第二批西江人才创业创新团队项目（用于健康医疗和智能终端的高性能压电材料和器件的研发及其产业化）的资助。

[作者简介] 文理(1975-)，男，广东高州人，本科，主要研究方向为电子材料及电子元器件，职称：高级工程师，职务：总经理。