一種直接合成亞微米釩酸鋯的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及負(fù)熱膨脹材料，具體涉及一種檸檬酸燃燒法直接合成亞微米釩酸鋯的方法。以ZrO(NO3)2·5H2O和NH4VO3為原料分別配制成摩爾濃度0.5~1mol/L的溶液，按照Z(yǔ)r4+和V5+摩爾比為1:2的比例混合兩種溶液，混合溶液于磁力攪拌機(jī)攪拌1~3小時(shí)后，加入檸檬酸絡(luò)合劑，金屬鹽離子（Zr4+和V5+）與檸檬酸的摩爾比為1:（2~7）；加入市售氨水調(diào)節(jié)pH值7~12，再繼續(xù)攪拌2~4小時(shí)；將溶液放在水浴中加熱蒸發(fā)，控制溫度60~80℃，連續(xù)攪拌5~8小時(shí)形成溶膠，然后將此溶膠進(jìn)一步加熱2~4小時(shí)形成凝膠；該凝膠在200~300℃燃燒后得到最終產(chǎn)物ZrV2O7。
【專利說(shuō)明】一種直接合成亞微米釩酸鋯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及負(fù)熱膨脹材料，具體涉及一種檸檬酸燃燒法直接合成亞微米ZrV2O7的方法，采用燃燒法可直接得到結(jié)晶良好的負(fù)熱膨脹材料ZrV2O7亞微米粉體，避免了通常合成工藝中的高溫退火處理。
【背景技術(shù)】
[0002]具有特殊的負(fù)熱膨脹(Negative thermal expansion, ΝΤΕ)功能特性的材料具有很高的研究與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，這類材料隨著溫度的升高體積收縮；這類材料可與其他正熱膨脹材料復(fù)合，制備出具有零膨脹特性或者熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)的復(fù)合材料，以滿足不同領(lǐng)域里的材料的應(yīng)用，如高精密光學(xué)鏡頭的表面采用零膨脹材料做涂層，可以防止因?yàn)闇囟茸兓鴮?dǎo)致的光學(xué)性能降低；以負(fù)熱膨脹材料作為布拉格光柵的封裝材料，可對(duì)光柵進(jìn)行溫度補(bǔ)償，有效改善光柵的溫度熱穩(wěn)定性，促進(jìn)光纖通訊工業(yè)的發(fā)展；結(jié)構(gòu)材料中，應(yīng)用低或零膨脹陶瓷材料，可以大大提高材料的熱震穩(wěn)定性，如各種工業(yè)爐襯等；此外負(fù)膨脹材料在傳感器方面也有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]目前，普遍研究的負(fù)熱膨脹材料包括ZrW2O8、Sc2W3O12及ZrV2O7三大系列；已有的報(bào)道中，關(guān)于ZrV2O7的制備均需要在高溫進(jìn)行固相燒結(jié)，這類方法雖然可以制備出純ZrV2O7,但是存在制備過(guò)程復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、能耗高等不足；近年來(lái)，無(wú)中間分解或煅燒過(guò)程，利用燃燒工藝制備無(wú)團(tuán)聚氧化物組成的納米陶瓷粉體引起了廣泛的關(guān)注，這種方法的特點(diǎn)是反應(yīng)迅速，化學(xué)反應(yīng)所需熱量由自身提供，不需要外部熱源，目前，用檸檬酸燃燒法直接得到結(jié)晶良好的負(fù)熱膨脹材料ZrV2O7亞微米粉末未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是根據(jù)燃燒法的工藝特點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)，直接利用檸檬酸燃燒法得到負(fù)熱膨脹材料ZrV2O7粉末。
[0005]一種亞微米ZrV2O7的快速合成方法，采用檸檬酸燃燒法合成亞微米ZrV2O7,所用原料為ZrO(NO3)2.5Η20 (分析純)、NH4VO3 (分析純)、C6H8O7.H2O (分析純)、氨水(分析純);本發(fā)明提供的燃燒合成方法，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，制備參數(shù)易于控制，重復(fù)性好，可以規(guī)?；铣?。
[0006]制備工藝為:
(1)以ZrO(NO3) 2.5Η20和NH4VO3為原料分別配制成溶液，按照Z(yǔ)r4+和V5+摩爾比為1:2的比例混合兩種溶液，混合溶液攪拌均勻后，加入作為絡(luò)合劑的檸檬酸，金屬鹽離子(Zr4+和V5+)的物質(zhì)的量之和與檸檬酸的摩爾比為1: (2~7);加入氨水調(diào)節(jié)pH值疒12，再繼續(xù)攪拌均勻；
(2)將溶液放在水浴中加熱蒸發(fā)，控制溫度6(T80°C，連續(xù)攪拌5~8小時(shí)形成溶膠，然后將此溶膠在8(Tl20°C進(jìn)一步加熱形成凝膠；
(3)該凝膠在20(T30(TC燃燒后得到最終產(chǎn)物亞微米ZrV207。
[0007]步驟I中的溶液的濃度控制在0.5~lmol/L，利于后續(xù)的成核和生長(zhǎng)。[0008]步驟I中金屬鹽離子(Zr4+和V5+)的物質(zhì)的量之和與檸檬酸的摩爾比為1: (3飛)，調(diào)節(jié)pH值為8~10為佳。
[0009]步驟2中水浴溫度為7(T80°C為佳。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1本發(fā)明制備所得ZrV2O7的XRD圖，從圖中可以看出所得粉體為純ZrV2O7,不含雜質(zhì)。
[0011]圖2本發(fā)明制備所得ZrV2O7的SEM圖，從圖中可以看出所得ZrV2O7顆粒尺寸在100_200nmo
[0012]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1
稱量2.403g ZrO(NO3)2.5H20和1.75g NH4VO3為原料分別配制摩爾濃度為0.5mol/L的ZrO (NO3) 2.5Η20和摩爾濃度為0.5mol/L NH4VO3溶液，按照Z(yǔ)r4+和V5+摩爾比為1:2的比例混合兩種溶液，混合溶液充分混合均勻后，加入9.431g檸檬酸絡(luò)合劑,并采用市售氨水調(diào)節(jié)PH值為7，攪拌均勻后將溶液放在水浴中加熱蒸發(fā)，控制溫度80°C，連續(xù)攪拌5小時(shí)形成溶膠，然后將此溶膠于80°C進(jìn)一步加熱4h，形成凝膠，凝膠在200°C空氣中燃燒后，得到最終產(chǎn)物ZrV2O7粉體。
[0013]實(shí)施例2
稱量2.403g ZrO(NO3)2.5H20和1.75g NH4VO3為原料分別配制摩爾濃度為lmol/L的ZrO (NO3) 2.5H20和摩爾濃度為lmol/L NH4VO3溶液，按照Z(yǔ)r4+和V5+摩爾比為1:2的比例混合兩種溶液，混合溶液充分混合均勻后，加入18.862g檸檬酸絡(luò)合劑，并采用市售氨水調(diào)節(jié)PH值為8，攪拌均勻后將溶液放在水浴中加熱蒸發(fā)，控制溫度60°C，連續(xù)攪拌7小時(shí)形成溶膠，然后將此溶膠于100°C進(jìn)一步加熱3h，形成凝膠。凝膠在250°C空氣中燃燒后，得到最終產(chǎn)物ZrV2O7粉體。
[0014]實(shí)施例3
稱量2.403gZr0(N03)2.5H20和1.75gNH4V03為原料分別配制摩爾濃度為lmol/L的ZrO (NO3) 2.5H20和摩爾濃度為0.5mol/L NH4VO3溶液，按照Z(yǔ)r4+和V5+摩爾比為1:2的比例混合兩種溶液，混合溶液于充分混合均勻后，加入28.293g檸檬酸絡(luò)合劑，并采用市售氨水調(diào)節(jié)PH值為10，攪拌均勻后將溶液放在水浴中加熱蒸發(fā)，控制溫度70°C，連續(xù)攪拌6小時(shí)形成溶膠，然后將此溶膠進(jìn)一步于120°C加熱2h，形成凝膠。凝膠在30(TC空氣中燃燒后，得到最終產(chǎn)物ZrV2O7粉體。
【權(quán)利要求】
1.一種直接合成亞微米f凡酸錯(cuò)的方法，所述的ZrV2O7顆粒尺寸在100-200nm,其特征在于包括如下步驟: (1)以ZrO(NO3) 2.5Η20和NH4VO3為原料分別配制成溶液，按照Z(yǔ)r4+和V5+摩爾比為1:2的比例混合兩種溶液，混合溶液攪拌均勻后，加入作為絡(luò)合劑的檸檬酸，金屬鹽離子Zr4+和V5+的物質(zhì)的量之和與檸檬酸的摩爾比為1: (2^7);加入氨水調(diào)節(jié)pH值疒12，再繼續(xù)攪拌均勻； (2)將溶液放在水浴中加熱蒸發(fā)，控制溫度6(T8(TC，連續(xù)攪拌形成溶膠，然后將此溶膠進(jìn)一步加熱形成凝膠； (3)該凝膠在20(T30(TC燃燒后得到最終產(chǎn)物亞微米ZrV207。
2.如權(quán)利要求1所述的一種直接合成亞微米釩酸鋯的方法，其特征在于:步驟I中的溶液的濃度控制在0.5~lmol/L，利于后續(xù)的成核和生長(zhǎng)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種直接合成亞微米釩酸鋯的方法，其特征在于:步驟I中金屬鹽離子(Zr4+和V5+)的物質(zhì)的量之和與檸檬酸的摩爾比為1: (3飛)，調(diào)節(jié)pH值為8~10。
4.如權(quán)利要求1所述的一種直接合成亞微米釩酸鋯的方法，其特征在于:步驟2中水浴溫度為7(T80°C;連續(xù)攪拌的時(shí)間為5~8小時(shí)，所述的進(jìn)一步加熱指在8(Tl20°C進(jìn)一步加熱 2-4h。
【文檔編號(hào)】C01G31/00GK103641170SQ201310652076
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】劉芹芹, 程曉農(nóng), 姚金亮, 趙冰, 王利, 楊娟, 孫秀娟 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)