化学学报 ›› 2003, Vol. 61 ›› Issue (6): 869-877. 上一篇 下一篇
研究论文
尹双凤;李莉;王恒秀;徐柏庆
Yin Shuangfeng;Li Li;Wang Hengxiu;Xu Boqing
通过考察回流老化所用的碱液(NH_4OH, NaOH和KOH)介质和容器材质(玻璃 和Teflon)对ZrO(OH)_2凝胶及其焙烧产物ZrO_2的织构/结构和热稳定性的影响, 研究了杂质元素掺杂和凝胶溶解-再沉淀等因素在形成高表面积纳米晶ZrO(OH) _2/ZrO_2过程中的作用。在Teflon容器中,以NH_4OH为介质(pH = 11.5)的回流 老化对ZrO(OH)_2/ZrO_2的性质无明显影响。而使用玻璃容器则可显著提高ZrO(OH) _2/ZrO_2的表面积、孔容和抗烧结性质,并在800℃获得小晶粒(5~7 nm)四方晶 相ZrO_2纳米晶材料;在DTA曲线上ZrO(OH)_2转变成ZrO_2晶体的温度由回流老化前 的463℃提高到810~840℃。在以KOH和NaOH为介质(pH = 13)的实验中,使用玻璃 容器得到与经NH_4OH为介质时相类似的结果;但在Teflon容器中只形成低表面积和 较大尺寸(约20 nm)以单斜相为主的混合晶相ZrO(OH)_2,其在800℃焙烧后形成 大晶粒(35 nm)单斜相ZrO_2。样晶的元素分析结果清楚地揭示出使用玻璃容器时 有SiO_2从器壁溶解掺杂进入ZrO(OH)_2凝胶。样品的表面积和孔容与杂质Si~(4+) 含量之间有顺变关系,表明Si~(4+)掺杂是形成高表面积和大孔容ZrO(OH) _2/ZrO_2、提高ZrO_2晶化温度以及稳定小晶粒四方晶相ZrO_2的最主要因素。在不 发生Si~(4+)掺杂前提下,K~+和Na~+的存在可促进ZrO(OH)_2形成结晶,但对高温 下ZrO_2织构的稳定性影响不大。此外,ZrO(OH)_2凝胶的溶解-再沉淀和骨架网络 有序化也是回流老化影响ZrO(OH)_2/ZrO_2织构的重要因素。
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