優(yōu)鋯納米氧化鋯的制備與應(yīng)用

 利用氧化鋯的相變特性，使納米二氧化鋯分散于陶瓷基體中，提高某些高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的韌性和強(qiáng)度。將納米二氧化鋯粒子 UG-R30Z分散于氧化鋁陶瓷中增強(qiáng)其抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性，國(guó)內(nèi)外對(duì)氧化鋯相變?cè)鲰g氧化鋁陶瓷做了較深入的研究，ZrO2納米陶瓷具有超塑性行為，所用的納米二氧化鋯粉體UG-R10顆粒尺寸為10nm-15nm 時(shí)，燒結(jié)后粉末粒徑為120nm-150nm，在 1250℃和73MPa的條件下，其始應(yīng)變速率達(dá)3*10^-2.S^-1，壓縮應(yīng)變達(dá)380%，這個(gè)溫度只有ZrO2熔點(diǎn)溫度（Tm）的一半以下，約0.47Tm，這在一般的陶瓷中是難以想象的。另外，納米二氧化鋯UG-R30Y3粉體表面活性較高，經(jīng)冷卻靜壓成型的ZrO2*2 mol% Y2O3坯體，不加任何助劑于1350℃無壓燒結(jié)后即可獲得高達(dá) 98%以上理論密度的陶瓷體：而于1450℃燒結(jié)后可獲得晶粒發(fā)育良好而密度高達(dá)99%以上的超細(xì)晶陶瓷體。這比通常微米級(jí)粉料同樣坯體的燒結(jié)溫度降低約300℃，對(duì)于節(jié)能和獲得高品質(zhì)ZrO2陶瓷有重要意義，并為進(jìn)一步制備ZrO2納米陶奠定了基礎(chǔ)。

由于氧化鋯的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，表面具有酸性和堿性，同時(shí)具有氧化性和還原性：它又是p型半導(dǎo)體，易產(chǎn)生空穴，作為催化劑載體可與活性組分產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用。因此近年氧化鋯引起了催化領(lǐng)域?qū)W者的興趣，在自動(dòng)催化、催化加氫、聚合和氧化反應(yīng)的催化及強(qiáng)酸催化劑方面ZrO2 受到關(guān)注。利用溶膠-凝膠法合成超細(xì)CuO–ZnO/SiO2–ZrO2復(fù)合納米粒子，催化活性實(shí)驗(yàn)表明，這種超細(xì)粒子參與的CO2催化加氫反應(yīng)存在副產(chǎn)物少、甲醇選擇性高等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)還表明如果納米二氧化鋯UGR30添加適量CO2的轉(zhuǎn)化率也相應(yīng)提高。另外，納米二氧化鋯UG-R30粉體與大顆粒ZrO2相比，催化CO加氫反應(yīng)生成乙醇的溫度較低，對(duì)C4以下沒有活性。超細(xì)二氧化鋯UG- R200為載體，浸澤銅后得到的CuO/ZrO2催化劑對(duì)CO/H2合成甲醇，呈現(xiàn)良好的催化活性和選擇性。以納米級(jí)二氧化鋯UG-R30超細(xì)粉代替常規(guī)催化劑用于土壤固氮，實(shí)驗(yàn)證明納米ZrO2超細(xì)粉UG-R30具有催化作用，且測(cè)定結(jié)果良好。

二氧化鋯是同時(shí)具有酸性、堿性、氧化性和還原性的金屬氧化物，因此在工業(yè)合成、催化劑、催化劑載體和特種陶瓷等方面有較大的應(yīng)用價(jià)值。為適應(yīng)這些方面的要求，納米二氧化鋯應(yīng)向復(fù)合型發(fā)展，即制備多種材料的復(fù)合粉體。應(yīng)具有大的比表面積和熱燒結(jié)定性，尤其是固堿催化劑在工業(yè)生產(chǎn)中將越來越具有潛在價(jià)值：如何利用二氧化鋯的弱堿性制備更強(qiáng)的固體堿也將是人們關(guān)注的課題。

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