[發明專利]真空變壓蒸酸除氯制備納米二氧化鋯粉體的方法

有效

• 申請號: 201310055106.7
• 申請日: 2013-02-21
• 公開（公告）號: CN103086427A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 周濤;沈同德;朱建軍;周新基;李珣珣
• 申請（專利權）人: 江蘇九九久科技股份有限公司
• 主分類號: C01G25/02
• 分類號: C01G25/02;B82Y30/00
• 代理公司: 南通市永通專利事務所 32100
• 代理人: 葛雷

技術領域

本發明涉及制造納米二氧化鋯的方法，屬于納米二氧化鋯粉體制造技術。

背景技術

納米二氧化鋯粉體具有納米結晶尺寸、狹小的顆粒分布和弱的凝聚，氮吸附比表面積大（可以大于200m²/g），分散性佳，化學活性高等特點?？梢杂糜谥圃煅鮽鞲衅?、結構陶瓷和催化劑載體等。而具有納米結晶尺寸、狹小的顆粒分布和弱的凝聚二氧化鋯粉末對于制造細顆粒的二氧化鋯陶瓷是很重要的。原因是在納米陶瓷中，納米陶瓷粉的熔點、燒結溫度和晶化溫度比常規粉體低很多，納米陶瓷粉微粒尺寸小，表面能高，壓制成塊后的接口具有高能量，在燒結中高的接口能成為原子運動的驅動力，有利于接口中的孔洞收縮，即使燒結溫度降低。事實證明，細顆粒陶瓷具有高塑性和高轉變韌性，具有非常重要的應用。在汽車工業中，二氧化鋯是一個重要的助催化劑，它可以幫助控制二氧化鈰催化劑載體的氧化還原反應。

目前常見的生產制造納米二氧化鋯粉體的方法是主要包括沉淀法、水解法（含水熱法）、共沸精餾法、低溫氣相水解法、微乳液法（反向膠團法）等幾種。以上幾種方法中，每種方法均有其獨到的優點和各自的缺陷，下面就此進行一個簡單評述。

沉淀法是目前應用最廣泛的方法。優點在于化學反應過程簡單，制備的粉末顆粒細小、活性高、均勻性好；成本低，易于規?；a。最大的缺點在于制備過程中容易團聚，影響粉末分散性能。水解法分為兩種，無機鹽水解法和醇鹽水解法優點在于反應條件相對溫和，但是時間很長，且晶體長大速度與溶液中H⁺,Cl^-濃度有很大關系，控制比較困難。醇鹽水解法則反應速度很快，團聚很少，且粒徑均勻。不過也一樣存在不足，主要體現在消耗大量的貴金屬，耗資大，成本高，有有毒物質，易造成污染。共沸精餾法是近年來新提出的方法，主要是為了避免產生硬團聚。低溫氣相水解法可以制備高比表面積低團聚粉體，可以合成出粒徑10nm左右的二氧化鋯粉體。但是蒸出的Cl^-容易吸附在二氧化鋯粒子表面，引起污染。設備造價高昂，生產條件苛刻，很難實現大批量生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以單一氧氯化鋯為原材料（避免氨、堿等沉淀劑的使用，減少原材料投入），在蒸酸除氯中回收鹽酸做為生成氧氯化鋯的重要原材料循環使用，同時避免了前驅體氫氧化鋯固液分離過程中產生的團聚，制備出分散性高、環保性能好的真空變壓蒸酸除氯制備納米二氧化鋯粉體的方法。

本發明的技術解決方案是：

一種真空變壓蒸酸除氯制備納米二氧化鋯粉體的方法，其特征是：包括以下步驟：（1）采用氧氯化鋯ZrOCl₂為原材料，將其于溶于純水中，并加熱使其發生水解反應，生成氫氧化氧鋯ZrO(OH)₂沉淀和氯化氫HCl；當料液升溫至60oC時，開啟真空泵和高剪切，調節真空度；在反應過程中利用生成的氫氧化氧鋯ZrO(OH)₂沉淀，分散、水解同時蒸酸除氯，最終形成沉淀懸浮液；（2）將沉淀懸浮液蒸餾到鋯元素濃度在溶液中達到120~150g/L，液體PH值5.5-6時停止蒸餾；（3）將經步驟（2）得到的沉淀懸浮液轉入高壓釜，經高溫、高壓反應，泄壓、固液分離、洗滌、烘干得到產品。

步驟（1）中料液鋯元素的初始濃度配置為40～50g/L。

步驟（1）中真空度調節范圍為-0.06～-0.02Mpa，控制溫度范圍為80～120℃；低溫時使用高真空，高溫時調低真空，溫度在80~100℃時，調節真空度在-0.06~-0.04?Mpa，溫度在100~120℃時，調節真空度在-0.04~-0.02?Mpa。

步驟（3）中反應溫度為200～250℃，反應時間為8～24小時，壓力2-4.5MPa。

本發明屬于無機鹽水解法，采用氧氯化鋯作為原料，水解過程中變壓蒸餾脫除去水解過程中產生的氯化氫，隨后高壓水熱合成出納米二氧化鋯粉體。避免了氨堿等沉淀劑的使用，減少了原材料投入，避免了前驅體氫氧化鋯固液分離過程中二次團聚問題，同時也避免了使用大量水來洗滌氯根，產生大量污水的問題。

下面結合實施例對本發明作進一步說明。

具體實施方式

實例1：