本发明专利技术提供一种高分散棒状纳米氧化锆的制备方法，属于纳米材料制备技术领域，其特征在于采用以下步骤：（１）在搅拌条件下，将０．０５～１ｍｏｌ／Ｌ硼氢化钠溶液滴入０．０５～１ｍｏｌ／Ｌ氧氯化锆溶液中，生成凝胶，继续滴定生成白色沉淀，搅拌０．５～１２ｈ，然后将沉淀用蒸馏水或无水乙醇抽滤洗涤数次，直至洗液显中性为止；（２）向沉淀中加入莰烯，加热至６０～１００℃，搅拌混合形成料浆；（３）在温度低于２０℃的环境中冷冻成型，将凝固的料浆放在室温空气环境中停留４～１０天，待莰烯完全挥发后放到烧结炉中，５００～９００℃煅烧２ｈ，即得高分散棒状纳米氧化锆。本发明专利技术工艺简单，操作安全，成本低，合成的棒状纳米氧化锆，长径比大于３倍。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种，属于纳米材料制备技术领 域。
技术介绍
二氧化锆是一种耐高温、耐磨损、耐腐蚀的无机非金属材料，除应用于传统耐火材 料和陶瓷颜料外，其在电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷等高科技领域亦有广泛的应用。纳 米结构材料，如纳米线、纳米棒、纳米片，显示新的物理性能，在许多领域有着潜在的应用。 从目前国内外对纳米级&02的研究来看，制备的纳米&02粒子为球形和棒状。目前关于 棒状纳米制备方法有以下技术报道1、孙笑非、宋秀芹的论文“直接沉淀法制备棒状 氧化锆”采用EDTA作为络合剂，在乙醇溶液中制备出的棒状氧化锆，而每根棒都是由许多 细棒“捆绑”而成，而每根细棒都是由许多小颗粒堆积而成，颗粒为13nm的球形颗粒，缺 点是必须在醇溶液的条件下反应，成本高；生成的棒均勻性不好，棒为球形纳米颗粒的堆 积，不是真实的纳米棒。2、高林，宋秀芹的论文“Controlled preparation and spectral analysisof nanorod andnanocluster Zr02”采用磺基水杨酸作为模版剂，在乙醇溶液中 制备出棒状氧化锆，直径为50 400nm，集合成晶簇，缺点必须在醇溶液的条件下反应， 成本高；生成的棒均勻性、分散性不好。3、论文“Synthesis and crystallization of anisotropic shaped ZrO2 nanocrystal 1 ine powdersby hydrothermal process，，米用水 热合成工艺，以&0C12 ·8Η20为原料，1 5mol/L NaOH溶液为水热介质，在250°C保温24h， 制备出棒状氧化锆，直径为300nm，长为0. 8 1 μ m，论文“Synthesis，microstructure and optical characterization of zirconium oxide nanostructures，，；^用工艺，以 ZrO(NO3)2 · XH2O为原料、5mol/LNa0H溶液为水热介质，在250°C保温24h，制备出棒状氧化 锆，直径为lOOnm，长为425nm，缺点是水热反应时间长，效率低；高温高压操作危险，不利 于工业化生产；NaOH用量大，污染严重。4、专利CN1171798C"—种氧化锆纳米线阵列的合成 方法”，采用模板法制备纳米线，用草酸滴定氧氯化锆溶液制备出锆溶胶，在1. 3MPa下加压， 让锆溶胶通过多孔氧化铝膜，溶胶干燥后在氩气气氛下焙烧制备出纳米线，缺点必须采用 多孔氧化铝膜作为模板，锆溶胶被挤压通过纳米孔，效率低，很难工业化生产。5、论文“室温 离子液体辅助合成 ZrO2 纳米线”和论文 “Synthesis of ZrO2 nanowires byionic-liquid route”使用1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMInjBF4)离子溶液作为模板，乙二醇作为 水热介质，在高压反应釜中，160°C保温46h，制备出直径50nm，长约25 μ m的&02纳米线， 缺点离子溶液制备困难，价格昂贵；高温高压操作危险，不利于工业化生产；且500°C焙烧 出现空隙，纳米线的强度低，为纳米颗粒聚合体。另外，由于纳米颗粒的活性高，制备的纳米粉体团聚严重，需要使用特殊的工艺消 除团聚，如超临界干燥、真空冷冻干燥、微波干燥和共沸蒸馏，设备要求较高，而通过直接干 燥，团聚性严重。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能克服上述缺陷、工艺简单、操作安全、成本低、不造成 污染的，其技术方案为一种，其特征在于采用以下步骤(1)在搅拌 条件下，将0. 05 lmol/L硼氢化钠溶液滴入0. 05 lmol/L氧氯化锆溶液中，生成凝胶， 继续滴定生成白色沉淀，搅拌0. 5 12h，然后将沉淀用蒸馏水或无水乙醇抽滤洗涤数次， 直至洗液显中性为止；(2)向沉淀中加入莰烯，加热至60 100°C，搅拌混合形成料浆；(3) 在温度低于20°C的环境中冷冻成型，将凝固的料浆放在室温空气环境中停留4 10天，待 莰烯完全挥发后放到烧结炉中，500 900°C煅烧2h，即得高分散棒状纳米氧化锆。所述的一种，步骤(2)中沉淀与莰烯的质量比 为1 1 3。所述的一种，步骤(3)中温度低于20°C的环 境，如在冷冻箱中或液氮低温环境。本专利技术的工作原理是由于莰烯的熔点较低，在45°C左右熔化，而且常温状态下 是固体，坯体的成型温度低。在凝固过程中，料浆内部温度和外部冷却介质存在可以调节的 温度差，达到控制其定向凝固的目的，有利于棒状结构的形成；同时，莰烯作为容易挥发的 物质，在空气中就可以自然挥发形成孔洞，提高粉体分散性。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点1、不添加任何表面活性剂，即形成棒状纳米氧化锆；2、本专利技术采用直接沉淀法制备前驱体，相对于水热合成工艺，不使用高温高压设 备，操作简单，安全；相对于醇溶液作为反应介质，成本低。3、本专利技术制备的氧化锆纳米粉体分散性好，低团聚。附图说明图1是本专利技术实施例在700 0C煅烧后的XRD谱；图2是本专利技术实施例在700 V煅烧后的SEM照片。具体实施例方式实施例1(l)3.2g的&OCl2 ·8Η20溶于IOOml的水配置成0. lmol/L氧氯化锆溶液，然后将 0. 2mol/L硼氢化钠溶液滴定到氧氯化锆溶液中，直至不再生成白色沉淀为止，搅拌2h，将 沉淀用蒸馏水抽滤洗涤数次，直至洗液显中性为止，得到沉淀12g ； (2)向沉淀中加入12g莰 烯，加热至60°C，搅拌混合形成料浆；(3)在液氮环境冷冻成型，将凝固的料浆放在室温空 气环境中停留7天，待莰烯完全挥发后放到烧结炉中，700°C煅烧2h，即得高分散棒状纳米 氧化锆。通过XRD测试，可见粉体晶体类型为单斜相(见图1)；通过SEM测试，可见氧化锆 粉体为棒状，直径40nm左右，长为150nm(见图2)。实施例2(1) 1. 6g的&0C12 ·8Η20溶于IOOml的水配置成0. 05mol/L氧氯化锆溶液，然后将0. 6mol/L硼氢化钠溶液滴定到氧氯化锆溶液中，直至不再生成白色沉淀为止，搅拌0. 5h， 将沉淀用无水乙醇抽滤洗涤数次，直至洗液显中性为止，得到沉淀5g; (2)向沉淀中加入 IOg莰烯，加热至100°C，搅拌混合形成料浆；(3)在-40°C冷冻成型，将凝固的料浆放在室温 空气环境中停留10天，待莰烯完全挥发后放到烧结炉中，900°C煅烧2h，即得高分散棒状纳 米氧化锆。实施例3(l)32g的&0C12 · 8H20溶于IOOml的水配置成lmol/L氧氯化锆溶液，然后将 0. 05mol/L硼氢化钠溶液滴定到氧氯化锆溶液中，直至不再生成白色沉淀为止，搅拌12h， 将沉淀用蒸馏水抽滤洗涤数次，直至洗液显中性为止，得 到沉淀95g; (2)向沉淀中加入 200g莰烯，加热至80°C，搅拌混合形成料浆；(3)在室温15°C环境成型，将凝固的料浆放在 室温空气环境中停留4天，待莰烯完全挥发后放到烧结炉中，500°C煅烧2h，即得高分散棒 状纳米氧化锆。权利要求一种，其特征在于采用以下步骤(1)在搅拌条件下，将0.05～1m本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高分散棒状纳米氧化锆的制备方法，其特征在于采用以下步骤：（１）在搅拌条件下，将０．０５～１ｍｏｌ／Ｌ硼氢化钠溶液滴入０．０５～１ｍｏｌ／Ｌ氧氯化锆溶液中，生成凝胶，继续滴定生成白色沉淀，搅拌０．５～１２ｈ，然后将沉淀用蒸馏水或无水乙醇抽滤洗涤数次，直至洗液显中性为止；（２）向沉淀中加入莰烯，加热至６０～１００℃，搅拌混合形成料浆；（３）在温度低于２０℃的环境中冷冻成型，将凝固的料浆放在室温空气环境中停留４～１０天，待莰烯完全挥发后放到烧结炉中，５００～９００℃煅烧２ｈ，即得高分散棒状纳米氧化锆。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏春城，周立娟，孟凡涛，田贵山，牛金叶，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]
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