化学共沉淀法合成ZrO_2-8wt%Y_2O_3纳米粉体相转变及晶粒生长行为研究

以ZrOCl2·8H2O和Y(NO3)3·6H2O为原料,采用共沉淀法合成纳米ZrO2-8wt%Y2O3(8YSZ)陶瓷粉末。利用XRD,SEM,TEM等方法研究纳米8YSZ粉末热处理后相结构、晶粒尺寸和形貌的变化,并分析纳米8YSZ粉末的晶体生长行为。结果表明:凝胶化反应的pH值(9(11)对纳米8YSZ粉末的相结构无明显影响,不同pH值合成的8YSZ纳米粉末在1000℃温度范围内热处理2h后都始终保持单一的四方相结构,在1200℃热处理2h后,仅有少量四方相转变为单斜相。随热处理温度的升高晶粒尺寸逐渐增大。由于晶体生长机制不同,纳米8YSZ粉末的晶粒生长活化能在低温区和高温区不同,均远低于微米级3YSZ材料的晶粒生长活化能(580kJ/mol)。

溶胶-凝胶法合成ZrO_2-8%Y_2O_3纳米粉体相转变及晶粒生长行为研究

以醋酸为水解催化剂和螯合剂,采用溶胶-凝胶法合成ZrO2-8%Y2O3(8YSZ)粉末,利用XRD、SEM方法研究纳米8YSZ粉末热处理后的相成分、晶粒尺寸和形貌的变化,并分析纳米8YSZ粉末中的晶粒生长行为。结果表明:溶剂中添加乙醇不利于纳米8YSZ粉末四方相(t)的稳定;在400～1200℃范围内,随着热处理温度的升高晶粒尺寸逐渐增大;然而纳米8YSZ粉末的晶粒生长活化能在低温区和高温区有所不同,热处理温度低于800℃时的晶粒生长活化能(9.71kJ/mol)明显小于热处理温度高于800℃时的晶粒生长活化能(43.06kJ/mol),这有利于t-8YSZ在低温下结晶,在高温下保持四方相的稳定性。

纳米复合固体超强酸S_2O_8^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3的制备及其催化合成乙酸苄酯

采用改性技术和浸渍—沉淀法制备出纳米固体超强酸催化剂S2O82-/ZrO2-Al2O3。通过正交试验获得了催化剂制备的最佳条件。用XRD、TEM、BET、TG-DTG和化学分析等手段分析了S2O82-/ZrO2-Al2O3的晶化过程、比表面积、含硫量和热稳定性,分析结果表明这四个方面对催化剂的酸性有较大影响。500~650°C焙烧温度下制备的催化剂属纳米材料(<41 nm),有较大比表面积和较好的热稳定性。以优化的催化剂S2O82-/ZrO2-Al2O3通过正交试验得到合成乙酸苄酯的最佳条件为∶n(苄醇)∶n(乙酸)=1.3∶1.0,催化剂用量为0.8 g(以0.2 mol乙酸为准),带水剂苯用量为14 mL,反应时间为2.5 h,催化剂重复使用7次酯化率在90%以上,该催化剂具有催化活性高、不污染环境、可重复使用等特点。

ZrO_2-8mol%Dy_2O_3纳米晶的碱性水热法合成及其烧结体的电性能研究

以湿化学法制得Zr(OH)4和Dy(OH)3的共沉淀为前驱体,在碱性介质(pH=9.95～13.28)中用水热法合成了ZrO2-8mol%Dy2O3立方相纳米晶.研究发现,纳米晶粒径随着反应介质pH值的增大而增大.将该纳米晶在较低温度(1 400℃)下烧结制得了致密的陶瓷样品,比通常高温固相反应法采用的烧结温度(＞1550℃)降低了150℃以上.本研究还测定了陶瓷样品600℃～1 000℃下的氧浓差电池电动势及氧泵(氧的电化学透过装置)性能.结果表明,陶瓷样品在高于900℃时的氧离子迁移数为1,具有优良的氧离子导电性能.

S_2O_8^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3的制备、表征及其催化合成富马酸二甲酯

采用浸渍-沉淀法制备出纳米固体超强酸催化剂S_2O_8^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3,通过正交实验得到最佳制备条件:Al_2O_3质量分数2.0%,-15℃陈化24 h,浸渍液(NH_4)_2 S_2O_8浓度0.8 mol/L,焙烧温度650℃,焙烧时间3 h。用XRD、TEM、BET、TG-DTG和化学分析手段分析了S_2O_8^(2-)/ZrO_2～Al_2O_3的晶化过程、比表面积、含硫量和热稳定性。结果表明,在焙烧温度为500～650℃时制备的催化剂属纳米材料(粒径<41 nm),有较大比表面积和较好的热稳定性;富马酸二甲酯的最佳合成条件为:n(甲醇):n(富马酸)=6.0:1.0,S_2O_8^(2-)/ZrO_2- Al_2O_3用量1.5%,带水剂苯用量10 mL,反应时间4.0 h,催化剂重复使用6次,酯化率大于90%。

Y_2O_3和CeO_2复合掺杂ZrO_2纳米晶的制备与表征

以ZrOCl2.8H2O,Y2O3,Ce（NO3）3.5.5H2O为原料,NH3.H2O作沉淀剂,少量表面活性剂PE作分散剂,采用反向共沉淀-喷雾干燥法,结合物理、化学分散技术,成功地制备了Y2O3,CeO2复合掺杂ZrO2纳米粉末。通过DSC-TG,XRD,XPS,BET和SEM等方法对所制得粉末进行了表征。结果表明：以Ce0.1Y0.1Zr0.8O1.95化学计量比制备的多元氢氧化物胶体经过喷雾干燥处理后,在500℃基本完成水合氧化物的分解,577℃附近完成由非晶相向立方相的转变;经过580-1000℃煅烧后,CeO2和Y2O3已经完全固溶到ZrO2中,形成类质同相体,该粉末系列均属于立方相萤石结构;掺杂进入ZrO2晶格中的Ce呈＋4价形式存在;比表面积由22.0 m^2.g^-1（580℃煅烧）减至4.97 m^2.g^-1（1000℃煅烧）;SEM结果显示800℃煅烧的该粉末颗粒尺寸分布均匀,多呈类球状,且粒径在50-80 nm。

纳米复合锆基固体超强酸的制备及其催化酯化反应

采用改性技术和浸渍-沉淀法制备出纳米固体超强酸催化剂S2O8^2-／ZrO2-Al2O3.通过正交试验获得催化剂制备的最佳条件，即ω（Al2O3）为2．0％，-15℃陈化24h，浸渍液（NH4）2S2O8浓度为0．8mol／L，焙烧温度为650℃：赔烧时间为3h。用XRD、TEN、BET、TG-DTG和化学分析等手段分析了S2O8^2-／ZrO2-Al2O3的晶仡避程、比表面积、含硫量和热稳定性，分析结果表明这四个方面对催化剂的酸性有较大影响。500～650℃焙烧温度下制备的催化剂属纳米材料（〈41nm），有较大比表面积和较好的热稳定性。以优化的催化剂S2O8^2-／Z4O2-Al2O3用于催化合成丁酸异丁酯的最佳条件为：n（异丁醇）：n（丁酸）=1．8：1．0，催化剂用量为，1.0g（以0．3mol丁酸为准），脱水剂环己烷用量为10mL，反应时间为3．0h，催化剂重复使用8次后酯化率仍在90％以上，该催化剂具有催化活性高、不污染环境、可重复使用等特点。