《一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法》是山東國瓷功能材料股份有限公司於2013年2月5日申請的專利，該專利的公布號為CN103058277A，申請號為2013100436459，授權公布日為2013年4月24日，發明人是莫雪魁、宋錫濱、張兵、張曦。
《一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法》涉及一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法，將草酸與溶解性鋯化合物分別用水溶解，在攪拌狀態下，將氧氯化鋯溶液加入到草酸溶液中進行沉澱反應得到白色草酸鋯沉澱；將草酸鋯沉澱洗滌、乾燥後進行熱分解反應，然後將熱分解反應後的產物進行濕式粉碎，獲得納米級分散漿料；將納米漿料進行超臨界水熱反應，即可得到納米氧化鋯粉體，該方法製備的納米氧化鋯粉體具有顆粒細、粒度分布窄、穩定性好、純度高等優點。
2018年12月20日，《一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法
- 公布號：CN103058277A
- 授權日：2013年4月24日
- 申請號：2013100436459
- 申請日：2013年2月5日
- 申請人：山東國瓷功能材料股份有限公司
- 地址：山東省東營市經濟開發區遼河路24號
- 發明人：莫雪魁、宋錫濱、張兵、張曦
- Int.Cl.：C01G25/02(2006.01)I; B82Y30/00(2011.01)I
- 代理機構：山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司
- 代理人：宋永麗
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,專利優點,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
氧化鋯套用於精細陶瓷、耐火材料、觸媒原料、壓電元件、光纖連線器、氣敏元件、固體燃料電池及熱障塗層等，具有優良的物理化學及材料工藝特性。納米二氧化鋯粉體具有粒徑小、比表面大等特點，改善了其套用性能。
2013年2月之前製備納米二氧化鋯粉體有多種方法，如沉澱法、溶膠凝膠法、金屬醇鹽水解法、微乳液法、常規水熱法等，其中沉澱法、溶膠凝膠法、水解法、微乳液法等一般都要經過高溫煅燒，導致團聚非常嚴重，容易出現粉體顆粒異常生長的現象，雖然降低煅燒溫度後可以有效緩解這一現象，但會導致結晶度不高的問題。而常規水熱法需要較長的反應時間，也難避免晶粒的生長的問題。而直接採用鋯化合物溶液或氫氧化鋯作為原材料進行超臨界水熱合成時，由於此類原料反應活性較高，為獲得納米產品，需要極短的反應時間，在工業上不易實現和控制，《一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法》採用的方法，可有效控制原材料活性，通過超臨界水熱法獲得結晶度高、團聚輕微的納米氧化鋯產品。
發明內容
專利目的
《一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法》的目的是提供一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法。
技術方案
《一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法》的技術方案包括：一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法，其合成步驟為：
1）將草酸與溶解性鋯化合物分別用水溶解，溶解溫度為60-80℃，得摩爾濃度為0.4～2.5摩爾/升的草酸溶液和摩爾濃度為0.1～2.0摩爾/升的鋯化合物溶液；
2）在攪拌狀態下，將鋯化合物溶液加入到草酸溶液中進行沉澱反應，得到白色草酸鋯沉澱，草酸與鋯離子摩爾比≥2.0；
3）將獲得的草酸鋯沉澱洗滌後進行乾燥，乾燥完畢後進行熱分解反應，熱分解反應溫度為360℃～470℃，熱分解反應時間為0.5～1小時；
4）熱分解反應後的產物進行濕式粉碎，獲得納米級分散漿料；
5）將獲得的納米漿料進行超臨界水熱反應，超臨界水熱反應溫度為400～450℃，反應壓力≥25兆帕，反應時間為20～60秒，即可得到納米氧化鋯粉體。
所述的溶解性鋯化合物包括八水氧氯化鋯，硝酸鋯，硫酸鋯等。
所述的獲得的納米級分散漿料粒度分布D90≤0.2微米，D100≤0.3微米。
所述的獲得的納米氧化鋯粒徑≤20納米。
其最佳方案為：
1）將草酸與八水氧氯化鋯分別用水溶解，溶解溫度為70℃，得摩爾濃度為1.5摩爾/升的草酸溶液和摩爾濃度為1.2摩爾/升的鋯化合物溶液；
2）在攪拌狀態下，將鋯化合物溶液加入到草酸溶液中進行沉澱反應，得到白色草酸鋯沉澱，草酸與鋯離子摩爾比為2.5；
3）將獲得的草酸鋯沉澱洗滌後進行乾燥，乾燥完畢後進行熱分解反應，熱分解反應溫度為400℃，熱分解反應時間為40分鐘；
4）熱分解反應後的產物進行濕式粉碎，料水比為1:2，轉速為300轉每分，研磨7小時，獲得納米級分散漿料；
5）將獲得的納米漿料進行超臨界水熱反應，超臨界水熱反應溫度為420℃，反應壓力為30兆帕，反應時間為30秒，即得到納米氧化鋯粉體。
專利優點
《一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法》的優點是：製備的納米氧化鋯粉體具有顆粒細、粒度分布窄、穩定性好、純度高等優點，可套用於塗層、觸媒、化學精密拋光等領域。
附圖說明
圖1為《一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法》實施例中所得產品的XRD圖。
技術領域
《一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法》涉及一種無機材料的合成方法，尤其是一種納米級的氧化鋯粉體合成方法。
權利要求
1.一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法，其特徵在於合成步驟為：
1）將草酸與溶解性鋯化合物分別用水溶解，溶解溫度為60-80℃，得摩爾濃度為0.4～2.5摩爾/升的草酸溶液和摩爾濃度為0.1～2.0摩爾/升的鋯化合物溶液；
2）在攪拌狀態下，將鋯化合物溶液加入到草酸溶液中進行沉澱反應，得到白色草酸鋯沉澱，草酸與鋯離子摩爾比≥2.0；
3）將獲得的草酸鋯沉澱洗滌後進行乾燥，乾燥完畢後進行熱分解反應，熱分解反應溫度為360℃～470℃，熱分解反應時間為0.5～1小時；
4）熱分解反應後的產物進行濕式粉碎，獲得納米級分散漿料；
5）將獲得的納米漿料進行超臨界水熱反應，超臨界水熱反應溫度為400～450℃，反應壓力≥25兆帕，反應時間為20～60秒，即可得到納米氧化鋯粉體；所述的溶解性鋯化合物包括八水氧氯化鋯、硝酸鋯、硫酸鋯；所述的獲得的納米級分散漿料粒度分布D90≤0.2微米，D100≤0.3微米；所述的獲得的納米氧化鋯粒徑≤20納米。
2.根據權利要求1所述的一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法，其特徵在於合成步驟的最佳方案為：
1）將草酸與八水氧氯化鋯分別用水溶解，溶解溫度為70℃，得摩爾濃度為1.5摩爾/升的草酸溶液和摩爾濃度為1.2摩爾/升的鋯化合物溶液；
2）在攪拌狀態下，將鋯化合物溶液加入到草酸溶液中進行沉澱反應，得到白色草酸鋯沉澱，草酸與鋯離子摩爾比為2.5；
3）將獲得的草酸鋯沉澱洗滌後進行乾燥，乾燥完畢後進行熱分解反應，熱分解反應溫度為400℃，熱分解反應時間為40分鐘；
4）熱分解反應後的產物進行濕式粉碎，料水比為1:2，轉速為300轉每分，研磨7小時，獲得納米級分散漿料；
5）將獲得的納米漿料進行超臨界水熱反應，超臨界水熱反應溫度為420℃，反應壓力為30兆帕，反應時間為30秒，即得到納米氧化鋯粉體。
實施方式
一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法，合成步驟為：
1）將草酸與溶解性鋯化合物分別用水溶解，溶解溫度為60-80℃，得摩爾濃度為0.4～2.5摩爾/升的草酸溶液和摩爾濃度為0.1～2.0摩爾/升的鋯化合物溶液；
2）在攪拌狀態下，將鋯化合物溶液加入到草酸溶液中進行沉澱反應，得到白色草酸鋯沉澱，草酸與鋯離子摩爾比≥2.0；
3）將獲得的草酸鋯沉澱洗滌後進行乾燥，乾燥完畢後進行熱分解反應，熱分解反應溫度為360℃～470℃，熱分解反應時間為0.5～1小時；
4）熱分解反應後的產物進行濕式粉碎，獲得納米級分散漿料；
5）將獲得的納米漿料進行超臨界水熱反應，超臨界水熱反應溫度為400～450℃，反應壓力≥25兆帕，反應時間為20～60秒，即可得到納米氧化鋯粉體。
所述的溶解性鋯化合物包括八水氧氯化鋯，硝酸鋯，硫酸鋯等。
所述的獲得的納米級分散漿料粒度分布D90≤0.2微米，D100≤0.3微米。
所述的獲得的納米氧化鋯粒徑≤20納米。
合成步驟的最佳方案為：
1）將草酸與八水氧氯化鋯分別用水溶解，溶解溫度為70℃，得摩爾濃度為1.5摩爾/升的草酸溶液和摩爾濃度為1.2摩爾/升的鋯化合物溶液；
2）在攪拌狀態下，將鋯化合物溶液加入到草酸溶液中進行沉澱反應，得到白色草酸鋯沉澱，草酸與鋯離子摩爾比為2.5；
3）將獲得的草酸鋯沉澱洗滌後進行乾燥，乾燥完畢後進行熱分解反應，熱分解反應溫度為400℃，熱分解反應時間為40分鐘；
4）熱分解反應後的產物進行濕式粉碎，料水比為1:2，轉速為300轉每分，研磨7小時，獲得納米級分散漿料；
5）將獲得的納米漿料進行超臨界水熱反應，超臨界水熱反應溫度為420℃，反應壓力為30兆帕，反應時間為30秒，即得到納米氧化鋯粉體。
- 實施例：
稱取322克八水氧氯化鋯和270克草酸，分別在70℃下溶解於600毫升和1000毫升純水中，攪拌狀態下將氧氯化鋯溶液加入草酸溶液中反應生成白色沉澱；將白色沉澱洗滌至氯離子含量＜100ppm後進行乾燥，乾燥後於400℃加熱40分鐘，然後轉移至行星磨罐中，控制料水比=1:2，轉速設定為300轉每分研磨7小時；將研磨後的漿料轉移採用連續超臨界水熱合成設備進行反應（反應溫度=420℃，反應壓力=30兆帕，反應時間=30秒），將反應獲得的產物用純水洗滌數遍烘乾後測量比表面積和XRD，比表面積=117.45平方米/克，XRD測量顯示產物晶相為單斜相。
榮譽表彰
2018年12月20日，《一種納米氧化鋯粉體超臨界水熱合成方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
