納米ZrO-,2-的軟模板法制備、結(jié)構(gòu)調(diào)控及其應(yīng)用性能研究.pdf

1、本文圍繞納米氧化鋯的制備、結(jié)構(gòu)控制及其在無(wú)機(jī)耐高溫涂層中的應(yīng)用為線索來(lái)展開研究，具體研究?jī)?nèi)容如下： 首先以廉價(jià)的無(wú)機(jī)鹽氧氯化鋯為原料，應(yīng)用草酸溶膠．正丁醇共沸蒸餾脫水工藝制備了球形納米氧化鋯顆粒，結(jié)果表明該工藝制備的產(chǎn)品在粒子分散性等方面明顯比傳統(tǒng)的工藝好。以廉價(jià)的無(wú)機(jī)鹽氧氯化鋯為原料，以氨水為沉淀劑，應(yīng)用傳統(tǒng)的沉淀工藝制備納米氧化鋯超細(xì)粉體，研究結(jié)果顯示，當(dāng)將傳統(tǒng)的氨水滴定速度降低到很慢(即本文所說(shuō)的慢速沉淀法)，采用聚乙二醇

2、為外模板，應(yīng)用正丁醇進(jìn)行共沸蒸餾脫水，制備出了性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)可控的納米級(jí)氧化鋯超細(xì)粉。將上述的聚乙二醇無(wú)規(guī)網(wǎng)絡(luò)-正丁醇軟模板工藝應(yīng)用到堿土金屬氧化物和稀土金屬氧化物納米級(jí)超細(xì)粉的制備中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)應(yīng)用該工藝制備的納米氧化鎂分散性很好，產(chǎn)品顆粒度分布均勻；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)應(yīng)用該工藝制備出的納米氧化釔粉體是一種極其蓬松的新型結(jié)構(gòu)，目前國(guó)內(nèi)外均未見有文獻(xiàn)報(bào)道這種納米結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步將制備出的氧化鎂和氧化釔納米粉作為催化劑研究了它們對(duì)高氯酸銨分解的催化性能

3、，結(jié)果表明它們對(duì)高氯酸銨的分解在增加放熱量和降低分解溫度等方面具有優(yōu)異的催化性能。 詳細(xì)研究了水/曲拉通100/司班80/正己醇/正辛烷反相微乳液體系及其形成機(jī)理，研究結(jié)果表明該微乳液體系與傳統(tǒng)其它微乳液體系相比具有如下特點(diǎn)：(1)水相增溶量相當(dāng)大，最高達(dá)總體積的50％，較目前文獻(xiàn)報(bào)道的微乳液體系的水相增溶量大的多：(2)在水相不斷加入油相過(guò)程中體系只經(jīng)歷一個(gè)相變過(guò)程，即由透明的油包水型微乳液變?yōu)榘咨闈嵋?，而且轉(zhuǎn)變界限清晰，該

4、體系屬國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)。應(yīng)用該體系為外模板制備出了結(jié)構(gòu)可控的納米氧化鋯超細(xì)粉，研究結(jié)果表明該方法制備的納米氧化鋯經(jīng)750℃煅燒后仍可在常溫下以四方相的結(jié)構(gòu)形態(tài)穩(wěn)定存在，相變溫度比傳統(tǒng)的其它方法提高了很多，顯示了其良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時(shí)，在制備出的純納米ZrO<,2>的拉曼圖譜中觀察到了表征納米特性的拉曼活性振動(dòng)，并發(fā)現(xiàn)純納米ZrO<,2>的四方相到單斜相的轉(zhuǎn)變過(guò)程首先形成的是單斜相的(-111)方向有序結(jié)構(gòu)，其次是單斜相的(111)方向有序結(jié)

5、構(gòu)。 詳細(xì)研究了水/土溫80/曲拉通100/正己醇/正辛烷水包油型微乳液體系及其形成機(jī)理，研究了體系的濁點(diǎn)與正辛烷的增溶量之間的關(guān)系，研究結(jié)果表明當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，體系對(duì)正辛烷的增溶能力變大，同時(shí)體系的濁點(diǎn)上、下限隨正辛烷含量的增大而增大，它們之間符合一元線性關(guān)系，該微乳液體系目前未見有文獻(xiàn)資料報(bào)道。應(yīng)用該-9微乳液體系為內(nèi)模板，以廉價(jià)的無(wú)機(jī)鹽氧氯化鋯和草酸為反應(yīng)原料制備出了孔徑在7.5nm左右的納米空心膠囊結(jié)構(gòu)，研究結(jié)果表明空

6、心膠囊結(jié)構(gòu)形成的直接原因是由于微乳液體系的內(nèi)模板作用機(jī)制。應(yīng)用草酸溶膠-共沸蒸餾和慢速沉淀法兩種工藝分別研究了不同摻量的堿土金屬氧化物和稀土金屬氧化物對(duì)納米氧化鋯的結(jié)構(gòu)調(diào)控作用，探索了獲得常溫下穩(wěn)定存在的四方相納米ZrO<,2>的各種金屬氧化物的最低摻量，研究結(jié)果表明改性的納米ZrO<,2>的四方相到單斜相的轉(zhuǎn)變過(guò)程首先形成的是單斜相的(-111)方向有序結(jié)構(gòu)，其次是單斜相的(111)方向有序結(jié)構(gòu)，它們對(duì)應(yīng)了單斜相的MP2和MP8 拉曼

7、活性振動(dòng)模；進(jìn)一步研究表明四方相到單斜相的轉(zhuǎn)變是在單斜相的(-111)和(111)兩種方向有序結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)下的馬氏體相變。同時(shí)，改性的ZrO<,2>都出現(xiàn)了表征納米拉曼活性振動(dòng)的散射，與純ZrO<,2>相比，強(qiáng)度很高，而且拉曼位移出現(xiàn)了較大的紅移現(xiàn)象，表明改性的Zr<,2>獲得的納米特性要比純ZrO<,2>強(qiáng)。 研究了納米氧化鋯在硅酸鹽系耐高溫涂層中的應(yīng)用。耐高溫性能檢測(cè)表明硅酸鹽系耐高溫涂層可經(jīng)受1000℃以下的高溫?zé)釠_擊，涂層經(jīng)