[發明專利]一種油溶性單斜晶型納米二氧化鋯顆粒的制備方法

有效

• 申請號: 201310323582.2
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103395835A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 周興平;劉力
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C01G25/02
• 分類號: C01G25/02;B82Y30/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于二氧化鋯材料的制備領域，特別涉及一種油溶性單斜晶型納米二氧化鋯顆粒的制備方法。

背景技術

二氧化鋯具有非常優異的物理和化學性能，是一種十分重要的結構和功能材料。因其可提高陶瓷材料的韌性、強度，改善聚合物的耐磨性能，而被廣泛應用于制備高溫結構陶瓷。由于ZrO₂表面同時具有酸性和堿性，因此它也同時具有氧化性和還原性，既可作為催化劑，也可作為催化劑載體使用。不僅如此，氧化鋯還可用于氧傳感器和燃料電池等。

目前，見諸報道的納米ZrO₂的制備方法主要有水熱法、溶膠-凝膠法、微乳液法、共沉淀法等。水熱法操作不方便、制備的顆粒純度較低且易團聚，粒度不易控制，顆粒粒徑較大，產物損失多，產量較低。溶膠-凝膠法的原料成本高，不利于大規模工業化生產，在高溫下作熱處理時會使顆粒快速團聚，形成膠粒及凝膠過濾、洗滌過程不易控制。微乳液法也存在生產過程復雜，成本高，產率低以及需要焙燒等的不足之處。通過上述幾種方法制備的納米ZrO₂顆粒大都需經過后續的高溫熱處理，得到的粉體分散性差、粒徑分布廣、高度團聚等缺點。因此，尋求一種簡單可控的方法，制備出分散性好、粒徑分布窄、結晶度高的單斜晶型二氧化鋯納米顆粒有著重要的意義。

油水界面法是指反應物的原料分別處于油相和水相中，較低溫度下在油-水界面形成粒徑較小均勻性極好的親油性納米粒子；然后納米粒子被表面活性劑包覆后在表面張力和濃度擴散等的作用下，拖入上層油相中，且在油相中分散性好并能長期穩定保存。油水界面法具有反應條件溫和，操作簡單，粒徑可控，產物純度高，產率高，結晶性好，分散性好，粒徑小，成本低，效率高的優點。CN102267728A介紹了周興平等采用該法合成出的油溶性Fe₃O₄納米顆粒分散性良好、具有顆粒尺寸極其細小，純度高，可長時間分散在油相，易于保存等優勢。2013年，周興平等采用該法成功合成出分散性好、粒徑可控的油溶性TiO₂納米顆粒【Colloids?and?Surfaces?A:Physicochem.Eng.Aspects423(2013)115-123】。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種油溶性單斜晶型納米二氧化鋯顆粒的制備方法，該方法操作簡單，重復性好，反應條件易控，溫度要求較低，無需焙燒；得到的納米二氧化鋯顆粒的粒徑分布均勻，分散性好，極大的提高了納米二氧化鋯顆粒在油相中的應用，具有良好的應用前景。

本發明的一種油溶性單斜晶型納米二氧化鋯顆粒的制備方法，包括：

（1）室溫條件下，將氧氯化鋯溶液滴加到油酸鈉水溶液中，得到沉淀，再加入環己烷，攪拌，得混合溶液；其中氧氯化鋯、油酸鈉的摩爾比為1:2，氧氯化鋯、油酸鈉、環己烷的體積比為1:2:5；

（2）將氫氧化鈉溶液滴加入上述混合溶液中，體系中油水體積比為0.5-1:0.5-2，在160-180℃，水熱反應24-72h，分離油相，洗滌離心，干燥，即得油溶性單斜晶型納米二氧化鋯納米顆粒。

所述步驟（1）中氧氯化鋯溶液的濃度為0.5M。

所述步驟（1）中油酸鈉水溶液的濃度為0.1-1M。

所述步驟（1）中攪拌時間為2-3h。

所述步驟（2）中氫氧化鈉溶液的濃度為0.1-10M。

所述步驟（2）中油水體積比為1:1。

所述步驟（2）中洗滌離心為：乙醇、去離子水交替洗滌離心。

所述乙醇、去離子水交替洗滌離心為：先用無水乙醇洗滌、在10000rpm下離心分離10min離心去除上清液，再用去離子水洗滌、在10000rpm下離心分離15min離心去除上清液，如此循環3次，最后用無水乙醇洗滌、在10000rpm下離心分離15min離心。

所述步驟（2）中干燥溫度為50-60℃。

本實驗中環己烷為油相，用于溶解油溶性的中間產物油酸氧鋯、分散最終的產物二氧化鋯。

有益效果

（1）本發明具有操作方法簡單、重復性好，反應條件易控，溫度要求較低、無需焙燒等特點；

（2）本發明制備出優良的油溶性單斜晶型納米二氧化鋯顆粒的粒徑分布均勻，分散性好，極大地提高了納米二氧化鋯顆粒在油相中的應用，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1為該方法的工藝流程圖；

圖2為該方法得到的油溶性單斜晶型納米二氧化鋯顆粒的X射線衍射圖；