一种纳米氧化锆材料及其合成方法技术

本发明专利技术揭示了一种纳米氧化锆材料及其合成方法。所述纳米氧化锆材料包括钇掺杂氧化锆纳米颗粒；以及，包裹所述钇掺杂氧化锆纳米颗粒的氧化锆层；其合成方法，包括：以钇源和锆源配制水溶液A，以碱性物质配制水溶液B，以锆源配制水溶液C；将水溶液A和水溶液B加入去离子水，形成第一混合体系；将水溶液B和水溶液C加入第一混合体系，形成第二混合体系；将所述第二混合体系进行水热反应，制得纳米氧化锆材料；其中，所述第一混合体系、第二混合体系的pH值均保持在8

【技术实现步骤摘要】
一种纳米氧化锆材料及其合成方法


[0001]本专利技术属于属于精细化工和纳米材料
，具体涉及一种纳米氧化锆材料及其合成方法。

技术介绍

[0002]纳米氧化锆因为具有耐高温、抗腐蚀、质量轻、折射率高等优点，被广泛的运用在催化领域、电池领域、传感器领域和显示等领域。纳米氧化锆具有三种物相，分别是单斜相、四方相、立方相。其中单斜相为常温相，四方相和立方相为高温相。为了在室温下获得稳定的四方相物相，常用的方法为掺杂其他低价态的离子。其中钇元素具有无毒、化学性质比较稳定、价格便宜等特点被广泛的当做掺杂物用来稳定四方相纳米氧化锆。故钇掺杂纳米氧化锆在行业各个领域得到广泛的运用。合成纳米氧化锆的方法主要有水热法、溶剂热法等方法。其中水热法相对于溶剂热法使用的物料价格便宜，以水做溶剂对环境比较友好等优点。氧化锆在合成过程中会产生一些副产物，比如氯化钠之类的盐，也会有一些有机物，这些盐和有机物对后续的使用会产生不利的影响。所以需要对产生的纳米氧化锆进行清洗以去除反应中产生的盐和有机物。但是在清洗的过程中钇掺杂的氧化锆纳米颗粒中的钇元素会渗出，这样就会导致在四方相氧化锆的在使用环境下产生相变，导致产品性能下降。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种纳米氧化锆材料及其合成方法，以克服现有技术中存在的不足。
[0004]为实现前述专利技术目的，本专利技术实施例采用的技术方案包括：
[0005]本专利技术实施例的一个方面提供了一种纳米氧化锆材料，包括：钇掺杂氧化锆纳米颗粒；以及，包裹所述钇掺杂氧化锆纳米颗粒的氧化锆层。
[0006]进一步地，所述钇掺杂氧化锆纳米颗粒的尺寸为5nm
‑
20nm。
[0007]进一步地，所述氧化锆层的厚度为0.5nm
‑
2nm。
[0008]本专利技术实施例的另一个方面提供了一种纳米氧化锆材料的合成方法，包括：
[0009]以钇源和锆源配制水溶液A，以碱性物质配制水溶液B，以锆源配制水溶液C；
[0010]将水溶液A和水溶液B加入去离子水，形成第一混合体系；
[0011]将水溶液B和水溶液C加入第一混合体系，形成第二混合体系；
[0012]将所述第二混合体系进行水热反应，并控制水热反应的温度为170℃
‑
240℃，制得纳米氧化锆材料；
[0013]其中，所述第一混合体系、第二混合体系的pH值均保持在8
‑
13之间。
[0014]进一步地，所述水溶液A中钇源和锆源的总浓度为0.01mol/L
‑
3mol/L。
[0015]更进一步地，所述水溶液A中钇源与锆源的摩尔比为1％
‑
25％：1。
[0016]进一步地，所述水溶液B的浓度为0.01mol/L
‑
10mol/L。
[0017]进一步地，所述水溶液C的浓度为0.01mol/L
‑
3mol/L。
[0018]进一步地，所述的纳米氧化锆材料的合成方法，具体包括：向去离子水中同时滴加水溶液A和水溶液B，并使形成的混合体系的pH值保持在8
‑
13，滴加完毕后，获得所述第一混合体系。
[0019]进一步地，所述的纳米氧化锆材料的合成方法，具体包括：向第一混合体系中同时滴加水溶液B和水溶液C，并使形成的混合体系的pH值保持在8
‑
13，滴加完毕后，获得所述第二混合体系。
[0020]本专利技术实施例的另一个方面还提供了一种纳米氧化锆材料，它是由上述的方法制得。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0022]本专利技术纳米氧化锆材料及其合成方法，通过对合成方法的改进和对纳米结构的设计，使得其在清洗的过程中钇的渗出比例大幅度降低，保证了四方相物相的稳定，延长产品的使用寿命。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本申请一实施方式中氧化锆的结构示意图。
[0025]图2为实施例1所得氧化锆的X射线衍射(XRD)图。
[0026]图3为实施例1所得氧化锆在100℃潮湿环境下退火48h后的X射线衍射(XRD) 图。
[0027]图4为对比例1所得氧化锆的X射线衍射(XRD)图。
[0028]图5为对比例1所得氧化锆在100℃潮湿环境下退火48h后的X射线衍射(XRD) 图。
[0029]附图标记说明：1.钇掺杂氧化锆纳米颗粒，2.氧化锆层。
具体实施方式
[0030]本实施例的一个方面提供了一种纳米氧化锆材料，包括：钇掺杂氧化锆纳米颗粒；以及，包裹所述钇掺杂氧化锆纳米颗粒的氧化锆层。
[0031]在一些优选实施例中，所述钇掺杂氧化锆纳米颗粒为四方相的。
[0032]在一些优选实施例中，所述钇掺杂氧化锆纳米颗粒的尺寸为5nm
‑
20nm。
[0033]在一些优选实施例中，所述氧化锆层的厚度为0.5nm
‑
2nm。
[0034]本专利技术实施例的另一个方面提供了一种纳米氧化锆材料的合成方法，包括：
[0035]以钇源和锆源配制水溶液A，以碱性物质配制水溶液B，以锆源配制水溶液C；
[0036]将水溶液A和水溶液B加入去离子水，形成第一混合体系；
[0037]将水溶液B和水溶液C加入第一混合体系，形成第二混合体系；
[0038]将所述第二混合体系进行水热反应，并控制水热反应的温度为170℃
‑
240℃，制得纳米氧化锆材料；
[0039]其中，所述第一混合体系、第二混合体系的pH值均保持在8
‑
13之间。
[0040]在一些优选实施例中，所述水溶液A中钇源和锆源的总浓度为0.01mol/L
‑
3mol/L。
[0041]在一些更为优选的实施例中，所述水溶液A中钇源与锆源的摩尔比为1％
‑
25％：1。
[0042]在一些优选实施例中，所述水溶液B的浓度为0.01mol/L
‑
10mol/L。
[0043]在一些优选实施例中，所述水溶液C的浓度为0.01mol/L
‑
3mol/L。
[0044]在一些更为优选的实施例中，所述钇源可以包括氯化钇、硝酸钇、氧化钇等中的任意一种或多种的组合，但不局限于此。
[0045]在一些更为优选的实施例中，所述锆源可以包括氧氯化锆、硝酸氧锆等中的任意一种或多种的组合，但不局限于此。
[0046]在一些更为优选的实施例中，所述碱性物质可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化锆材料，其特征在于，包括：钇掺杂氧化锆纳米颗粒；以及，包裹所述钇掺杂氧化锆纳米颗粒的氧化锆层。2.根据权利要求1所述的纳米氧化锆材料，其特征在于：所述钇掺杂氧化锆纳米颗粒为四方相的。3.根据权利要求1或2所述的纳米氧化锆材料，其特征在于：所述钇掺杂氧化锆纳米颗粒的尺寸为5nm
‑
20nm，和/或，所述氧化锆层的厚度为0.5nm
‑
2nm。4.一种纳米氧化锆材料的合成方法，其特征在于，包括：以钇源和锆源配制水溶液A，以碱性物质配制水溶液B，以锆源配制水溶液C；将水溶液A和水溶液B加入去离子水，形成第一混合体系；将水溶液B和水溶液C加入第一混合体系，形成第二混合体系；将所述第二混合体系进行水热反应，并控制水热反应的温度为170℃
‑
240℃，制得纳米氧化锆材料；其中，所述第一混合体系、第二混合体系的pH值均保持在8
‑
13之间。5.根据权利要求4所述的纳米氧化锆材料的合成方法，其特征在于：所述水溶液A中钇源和锆源的总浓度为0.01mol/L
‑
3mol/L；和/或，所述水溶液A中钇源与锆源的摩尔比为1％
‑
25％：1；和/或，所述水溶液B的浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：白少军，郁成云，席玉坤，刘书栋，
申请(专利权)人：赛科络纳米新材料苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：