[發(fā)明專利]納米級(jí)鎢酸鋯空心球的水熱合成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410697474.6
• 申請(qǐng)日: 2015-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN104495939A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳一;張琳達(dá);王浩偉;劉預(yù);彭思平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);上海紫竹新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): C01G41/00
• 分類號(hào): C01G41/00;B82Y30/00
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中;陳少凌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備納米鎢酸鋯的工藝，特別是一種納米級(jí)鎢酸鋯空心球的水熱合成方法，屬于陶瓷材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，材料的熱膨脹特性已成為材料界普遍關(guān)注的問題之一，研究和開發(fā)零膨脹或低膨脹材料，可顯著提高材料的熱幾何穩(wěn)定性及抗沖擊能力。立方相鎢酸鋯是目前負(fù)熱膨脹材料研究的熱點(diǎn)之一，其負(fù)膨脹效應(yīng)溫度范圍最寬、負(fù)膨脹系數(shù)高并保持各向同性，這些優(yōu)良的性質(zhì)為鎢酸鋯的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。它可與正膨脹材料復(fù)合成零膨脹或低膨脹材料，應(yīng)用于器件是在極大溫度轉(zhuǎn)化條件下使用的航空航天領(lǐng)域。目前鎢酸鋯的制備方法主要有固相燒結(jié)法、溶膠-凝膠法、燃燒法、化學(xué)共沉淀法和微波法等，但這些方法通常只能得到不規(guī)則的顆粒或晶須，密度較大，不利于航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。水熱合成法是真正實(shí)現(xiàn)了低溫合成鎢酸鋯粉體材料的方法，可有效縮短前驅(qū)體合成時(shí)間，控制晶體生長(zhǎng)方向。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，《硅酸鹽學(xué)報(bào)》2008：(36)：35-39上刊登了孫秀娟等人介紹水熱合成法制備鎢酸鋯粉體的文章《水熱法制備負(fù)熱膨脹性ZrW₂O₈粉體》。該文中提到的水熱合成工藝首先將起始物質(zhì)混合攪拌后得到均一懸濁液，并使用鹽酸作為礦化劑進(jìn)行水熱反應(yīng)，從而得到了規(guī)則長(zhǎng)方體棒狀的鎢酸鋯粉體。然而，該工藝所得粉體顆粒較大，且密度較大，水熱合成反應(yīng)時(shí)間對(duì)顆粒形態(tài)影響顯著，形態(tài)控制困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足，提供一種納米鎢酸鋯空心球的水熱合成方法，使制備的鎢酸鋯顆粒為納米級(jí)別的空心球形，可基本滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明利用水熱合成工藝，將起始物質(zhì)偏鎢酸銨和氧氯化鋯混合，在磁力攪拌器中攪拌并加熱，增加了礦化物鹽酸的含量，從而在隨后的水熱合成工藝中制備得到納米級(jí)別的鎢酸鋯空心球。

本發(fā)明涉及一種納米級(jí)鎢酸鋯空心球的水熱合成方法，其包括如下步驟：

按照ZrW₂O₈的化學(xué)計(jì)量比分別稱取氧氯化鋯和偏鎢酸銨，并分別配制成氧氯化鋯水溶液和偏鎢酸銨水溶液；

在對(duì)所述偏鎢酸銨水溶液進(jìn)行攪拌的同時(shí)加入氧氯化鋯水溶液，攪拌并在60～70℃預(yù)熱1～3h后加入鹽酸溶液，攪拌并在80～100℃下加熱2.5～3.5h后，得到鎢酸鋯前驅(qū)體懸濁液；

將所述鎢酸鋯前驅(qū)體懸濁液在170～190℃下進(jìn)行水熱反應(yīng)4～6h后，冷卻，收集沉淀并洗滌除去Cl^-后，將沉淀烘干，在800～1000℃下進(jìn)行煅燒，得到產(chǎn)品。

作為優(yōu)選方案，所述鹽酸溶液的濃度為4～8mol/L。

作為優(yōu)選方案，所述煅燒的時(shí)間為1～5h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用水熱合成反應(yīng)制備的納米級(jí)鎢酸鋯空心球粒徑均一，負(fù)膨脹性能良好，其線膨脹系數(shù)α為-11.4×10^-6K^-1，密度ρ為3.2g/cm³，平均粒徑為400nm。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為實(shí)施例1制備的納米級(jí)鎢酸鋯空心球的SEM照片和TEM照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1