優(yōu)鋯納米氧化鋯的制備與應用

 利用氧化鋯的相變特性，使納米二氧化鋯分散于陶瓷基體中，提高某些高溫結構陶瓷的韌性和強度。將納米二氧化鋯粒子 UG-R30Z分散于氧化鋁陶瓷中增強其抗彎強度和斷裂韌性，國內(nèi)外對氧化鋯相變增韌氧化鋁陶瓷做了較深入的研究，ZrO2納米陶瓷具有超塑性行為，所用的納米二氧化鋯粉體UG-R10顆粒尺寸為10nm-15nm 時，燒結后粉末粒徑為120nm-150nm，在 1250℃和73MPa的條件下，其始應變速率達3*10^-2.S^-1，壓縮應變達380%，這個溫度只有ZrO2熔點溫度（Tm）的一半以下，約0.47Tm，這在一般的陶瓷中是難以想象的。另外，納米二氧化鋯UG-R30Y3粉體表面活性較高，經(jīng)冷卻靜壓成型的ZrO2*2 mol% Y2O3坯體，不加任何助劑于1350℃無壓燒結后即可獲得高達 98%以上理論密度的陶瓷體：而于1450℃燒結后可獲得晶粒發(fā)育良好而密度高達99%以上的超細晶陶瓷體。這比通常微米級粉料同樣坯體的燒結溫度降低約300℃，對于節(jié)能和獲得高品質(zhì)ZrO2陶瓷有重要意義，并為進一步制備ZrO2納米陶奠定了基礎。

由于氧化鋯的化學性質(zhì)較穩(wěn)定，表面具有酸性和堿性，同時具有氧化性和還原性：它又是p型半導體，易產(chǎn)生空穴，作為催化劑載體可與活性組分產(chǎn)生較強的相互作用。因此近年氧化鋯引起了催化領域?qū)W者的興趣，在自動催化、催化加氫、聚合和氧化反應的催化及強酸催化劑方面ZrO2 受到關注。利用溶膠-凝膠法合成超細CuO–ZnO/SiO2–ZrO2復合納米粒子，催化活性實驗表明，這種超細粒子參與的CO2催化加氫反應存在副產(chǎn)物少、甲醇選擇性高等優(yōu)點。實驗還表明如果納米二氧化鋯UGR30添加適量CO2的轉(zhuǎn)化率也相應提高。另外，納米二氧化鋯UG-R30粉體與大顆粒ZrO2相比，催化CO加氫反應生成乙醇的溫度較低，對C4以下沒有活性。超細二氧化鋯UG- R200為載體，浸澤銅后得到的CuO/ZrO2催化劑對CO/H2合成甲醇，呈現(xiàn)良好的催化活性和選擇性。以納米級二氧化鋯UG-R30超細粉代替常規(guī)催化劑用于土壤固氮，實驗證明納米ZrO2超細粉UG-R30具有催化作用，且測定結果良好。

二氧化鋯是同時具有酸性、堿性、氧化性和還原性的金屬氧化物，因此在工業(yè)合成、催化劑、催化劑載體和特種陶瓷等方面有較大的應用價值。為適應這些方面的要求，納米二氧化鋯應向復合型發(fā)展，即制備多種材料的復合粉體。應具有大的比表面積和熱燒結定性，尤其是固堿催化劑在工業(yè)生產(chǎn)中將越來越具有潛在價值：如何利用二氧化鋯的弱堿性制備更強的固體堿也將是人們關注的課題。

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