摘要
本文采用溶胶-凝胶法,压力-热液法和超临界流体干燥法(SCFD)制备ZrO2粉体,以制备出自分散性好,且具有一定抗老化能力的四方纳米ZrO2粉体,研究了初始锆盐溶液浓度、沉淀剂氨水加入方式及加入速度、溶液的PH值以及陈化时间等对ZrO2粉体团聚状态、相组成、粒径和粉体形貌的影响。对纳米ZrO2粉体的相组成和晶粒粒径进行定量分析。并运用DTA、XRD和TEM等测试方法对热处理后粉体性能进行了表征。
本实验主要分成三部分,第一部分采用普通的溶胶-凝胶法制备纳米氧化锆粉体,考察制备条件对粉体团聚和粒径的影响;第二部分采用压力-热液法制备纳米氧化锆粉体,考察了在不同的温度和压力下制得的氧化锆产物的相组成和晶粒粒径,探究不同温度和时间煅烧后相变和晶粒长大的规律;第三部分是以醇凝胶为原料,采用超临界流体干燥法制备纳米氧化锆的实验,考察制得的氧化锆粉体的相组成和晶粒粒径,以及在550℃的温度下热处理晶粒长大的情况。
结果表明,在此次实验条件下,水凝胶或醇凝胶为原料,采用普通溶胶-凝胶法制备氧化锆产物团聚严重,难以分散。以醇凝胶为原料,利用压力-热液法(低压)和超临界流体干燥法均可制备出白色、细腻、疏松ZrO2粉体。采用压力-热液法制备粉体,以水凝胶为原料的效果较醇凝胶稍差。以醇凝胶为原料,利用压力-热液法制备的ZrO2粉体为无定形态,经550℃煅烧2h后,粉体四方相含量仍接近50﹪,其
平均粒径约为20nm,且具有较强的抗老化能力。而超临界流体干燥法所制备的纳米氧化锆主要为四方晶型,平均粒径小于10nm,自分散性好,在550℃热处理3h后颗粒长大不超过5nm。
关键词:四方纳米氧化锆,溶胶-凝胶法,压力-热液法,
超临界流体干燥(SCFD),制备工艺06年世界杯主题曲
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Abstract
年会开场白
In this paper, ZrO2 powder prepared with sol - gel method, pressure - hydrothermal method and supercritical fluid drying (SCFD) in order to prepare from well disperd, and the comparative anti-aging properties of the nano-ZrO2 powder for the purpo. The effects of the initial zirconium concentration, adding ammonia method and speed of precipitant, the PH value of the solution, and aging time on the ZrO2 powder agglomeration state, pha composition, particle size and powder morphology were investigated in this paper. Nano-ZrO2 powder pha composition and grain size for quantitative analysis and DTA, XRD and TEM methods such as testing the performance of heat-treated powder have been characterized.
The experiments were divided into three parts. In the first part, the ZrO2 powder was made by sol-ge
l method. In the cond part, the nano-ZrO2 powder prepared by pressure-hydrothermal method were investigated at different temperatures and pressures obtained zirconia products pha composition and grain size, to inquire the law of pha transformation and grain growth after heat treatment at different temperature and time. In the third part, after heat treatment on 550℃,the agglomeration and ageing degree of ZrO2 powder made by SCFD method using Zr(OH)4 alcogel as raw material were investigated.
The results showed, under the experimental conditions, the ZrO2 made with sol-gel method by hydrogel or alcogel as a raw material was rious agglomerate. However, by using Zr(OH)4 alcogel as raw material, nano-ZrO2 powders ,which were white, delicate and loo, can be made by pressure- hydrothermal method and SCFD method easily. The products using Zr(OH)4 hydrogel as raw material prepared by pressure-hydrothermal method were slightly inferior than alcogel. The result showed that by using Zr(OH)4 as raw material, the powder prepared by pressure- hydrothermal method was no fixed phra, t-ZrO2 content was still almost 50﹪ after 2 hours of heat treatment on 550℃and the average grain size was under 20 nm. The anti-ageing ability of nano-ZrO2 powder was comparatively well. In addition, nano-ZrO2 powder made by SCFD method was almost t-ZrO2, the average grain size was no more than 10nm, and they parated spontaneously. After 3 hours of heat treatment on 550℃, the crystalline grain grown less than 5nm.
Keywords: Tetragona-nano-ZrO2, Sol-gel method, Pressure-hydrothermal method,Supercritical fluid drying(SCFD),Preparation幼儿启蒙英语
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第1章 引 言
登克尔1.1纳米材料特性
纳米材料的基本定义是该材料的基本单元至少有一维的尺寸是在1~100nm 范围内。当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时,其某个或某些性能会发生显著的变化。纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征[1-3]。当常态物质被加工到极其微细的纳米尺度时,会出现特异的表面效应、尺寸效应、量子效应和宏观隧道效应等,其光学、热学、电学、磁学、力学、化学等性质也就相应地发生十分显著的变化[4-7]。
1. 表面效应
固体表面原子存在一些未被结合的不饱和键或悬挂键,存在着表面弛豫与重构,其能态比内部原子高得多。当粒子直径较大时(如大于0.1μm),表面原子可以忽略;但当粒子直径小到接近原子直径时,表面原子的数目巨增,而且这时粒子的比表面积、表面能和表面结合能都发生很大的变化。人们把由此引起的种种特殊效应统称为表面效应。这些表面原子具有高的活性,极不稳定,很容易与其他原子结合,以便使其稳定化,这是高表面活性的根本原因。最常见的例子就是纳米颗粒极易团聚。高的表面能极易使金属的纳米粒子在空气中氧化,发生燃烧现象。
2.体积效应
当纳米粒子的尺寸与光波的波长、传导电子的德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理尺寸相当或更小时,周期性的边界条件被破坏,声、光、电、磁、热、力学等特性呈现出与常规材料不同的新效应。这种因尺寸的减小而导致的变化称为小尺寸效应,也叫体积效应。这些效应包括光吸收显著增加,并产生吸收峰的等离子共振频移;磁有序态向磁无序态转变、超导相向正常相转变;声子谱也将发生改变。
3.量子尺寸效应
量子尺寸效应是指当材料颗粒的几何尺寸小到纳米量级时,其原有准连续的金属费米能级附近的电子能级转变为离散能级的现象。早在20世纪60年代Kubo给出了能级间距δ与组成原子数N间的关系式:δ
=E F/(3N) ,E F为费米能级。能带理论表明,金属费米能级附近电子能级一般是连续的,这一点在高温或宏观尺寸情况
下成立。对于纳米粒子,因含原子数有限,δ有一定的值,即能级发生了分裂。当能级间距大于热能、磁能、光子能量或超导态的凝聚能时,必然因量子尺寸效应导致纳米晶体材料的光、热、磁、声、电等与常规材料有显著的不同,这将影响到纳米微粒的比热容、磁化率、光谱线的频移、物质的催化性质、导体的电导性质也被改变成为绝缘体等。lacros怎么读
大学英语六级分数线4.宏观量子隧道效应
在半导体物理中,微观粒子具有的贯穿势垒的能力称为隧道效应。近年来,人们发现一些宏观量,例如微颗粒的磁化强度,量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应,称为宏观的量子效应。
5.介电限域效应
介电限域效应主要是指纳米微粒分散在异质介质中,由各分散体的界面引起的体系介电效应增强的现象。当介质的折射率与微粒的折射率相差很多时,产生了折射率边界,致使微粒的表面和内部的场强比入射场强明显增加。这种局域场的增强称为介电限域。一般过渡族金属氧化物和半导体微粒都可能产生这种介电限域效应。纳米微粒的介电限域效应对光吸收、光化学、光学非线性等都会有重要影响。
1.2纳米粉体团聚及控制
纳米粉体由于尺寸微小,比表面积大,表面活性高。一次颗粒之间的自发团聚是不可避免的,其主要原因是分子间的范德华引力;颗粒间的静电引力;超细颗粒的高表面能、表面的氢键及其他化学键作用和吸附水分的毛细管力等等[8-17]。
1.2.1团聚体的形成过程
沉淀法制备粉体工艺已被广泛应用,但粉体的团聚已成为制约超细粉体和纳米技术发展的瓶颈。在沉淀法制备粉体的整个过程中,从化学共沉淀反应成核、晶粒生长到沉淀的洗涤、干燥、煅烧,每一个阶段均可能产生团聚体。
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(1)团聚形成于沉淀反应过程。沉淀反应过程,反应物浓度,pH,混合速度和搅拌速度等条件影响团聚的形成。沉淀反应过程形成团聚源于静电引力和范德华力[8-10]。盐溶液浓度的高低也影响生成沉淀物颗粒的大小和分散性。浓度较小时,沉淀颗粒大小取决于晶粒生长速度,浓度愈低,质点的扩散速度愈小,晶粒生长速度愈慢,所得的沉淀颗粒愈细,粒子间吸附力明显,形成大的团聚粒子;浓度较高时,随着浓度提高,过饱和度剧增,瞬间形成大量晶核,游离的迁移的