納米ZrO-,2-的軟模板法制備、結構調控及其應用性能研究.pdf

1、本文圍繞納米氧化鋯的制備、結構控制及其在無機耐高溫涂層中的應用為線索來展開研究，具體研究內(nèi)容如下： 首先以廉價的無機鹽氧氯化鋯為原料，應用草酸溶膠．正丁醇共沸蒸餾脫水工藝制備了球形納米氧化鋯顆粒，結果表明該工藝制備的產(chǎn)品在粒子分散性等方面明顯比傳統(tǒng)的工藝好。以廉價的無機鹽氧氯化鋯為原料，以氨水為沉淀劑，應用傳統(tǒng)的沉淀工藝制備納米氧化鋯超細粉體，研究結果顯示，當將傳統(tǒng)的氨水滴定速度降低到很慢(即本文所說的慢速沉淀法)，采用聚乙二醇

2、為外模板，應用正丁醇進行共沸蒸餾脫水，制備出了性能優(yōu)異、結構可控的納米級氧化鋯超細粉。將上述的聚乙二醇無規(guī)網(wǎng)絡-正丁醇軟模板工藝應用到堿土金屬氧化物和稀土金屬氧化物納米級超細粉的制備中，結果發(fā)現(xiàn)應用該工藝制備的納米氧化鎂分散性很好，產(chǎn)品顆粒度分布均勻；同時還發(fā)現(xiàn)應用該工藝制備出的納米氧化釔粉體是一種極其蓬松的新型結構，目前國內(nèi)外均未見有文獻報道這種納米結構。進一步將制備出的氧化鎂和氧化釔納米粉作為催化劑研究了它們對高氯酸銨分解的催化性能

3、，結果表明它們對高氯酸銨的分解在增加放熱量和降低分解溫度等方面具有優(yōu)異的催化性能。 詳細研究了水/曲拉通100/司班80/正己醇/正辛烷反相微乳液體系及其形成機理，研究結果表明該微乳液體系與傳統(tǒng)其它微乳液體系相比具有如下特點：(1)水相增溶量相當大，最高達總體積的50％，較目前文獻報道的微乳液體系的水相增溶量大的多：(2)在水相不斷加入油相過程中體系只經(jīng)歷一個相變過程，即由透明的油包水型微乳液變?yōu)榘咨闈嵋海肄D變界限清晰，該

4、體系屬國內(nèi)外首創(chuàng)。應用該體系為外模板制備出了結構可控的納米氧化鋯超細粉，研究結果表明該方法制備的納米氧化鋯經(jīng)750℃煅燒后仍可在常溫下以四方相的結構形態(tài)穩(wěn)定存在，相變溫度比傳統(tǒng)的其它方法提高了很多，顯示了其良好的結構穩(wěn)定性。同時，在制備出的純納米ZrO<,2>的拉曼圖譜中觀察到了表征納米特性的拉曼活性振動，并發(fā)現(xiàn)純納米ZrO<,2>的四方相到單斜相的轉變過程首先形成的是單斜相的(-111)方向有序結構，其次是單斜相的(111)方向有序結

5、構。 詳細研究了水/土溫80/曲拉通100/正己醇/正辛烷水包油型微乳液體系及其形成機理，研究了體系的濁點與正辛烷的增溶量之間的關系，研究結果表明當環(huán)境溫度升高時，體系對正辛烷的增溶能力變大，同時體系的濁點上、下限隨正辛烷含量的增大而增大，它們之間符合一元線性關系，該微乳液體系目前未見有文獻資料報道。應用該-9微乳液體系為內(nèi)模板，以廉價的無機鹽氧氯化鋯和草酸為反應原料制備出了孔徑在7.5nm左右的納米空心膠囊結構，研究結果表明空

6、心膠囊結構形成的直接原因是由于微乳液體系的內(nèi)模板作用機制。應用草酸溶膠-共沸蒸餾和慢速沉淀法兩種工藝分別研究了不同摻量的堿土金屬氧化物和稀土金屬氧化物對納米氧化鋯的結構調控作用，探索了獲得常溫下穩(wěn)定存在的四方相納米ZrO<,2>的各種金屬氧化物的最低摻量，研究結果表明改性的納米ZrO<,2>的四方相到單斜相的轉變過程首先形成的是單斜相的(-111)方向有序結構，其次是單斜相的(111)方向有序結構，它們對應了單斜相的MP2和MP8 拉曼

7、活性振動模；進一步研究表明四方相到單斜相的轉變是在單斜相的(-111)和(111)兩種方向有序結構誘導下的馬氏體相變。同時，改性的ZrO<,2>都出現(xiàn)了表征納米拉曼活性振動的散射，與純ZrO<,2>相比，強度很高，而且拉曼位移出現(xiàn)了較大的紅移現(xiàn)象，表明改性的Zr<,2>獲得的納米特性要比純ZrO<,2>強。 研究了納米氧化鋯在硅酸鹽系耐高溫涂層中的應用。耐高溫性能檢測表明硅酸鹽系耐高溫涂層可經(jīng)受1000℃以下的高溫熱沖擊，涂層經(jīng)