本發(fā)明屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非水解溶膠-凝膠法結(jié)合熔鹽工藝制備氧化鋯晶須的方法。
背景技術(shù)：
氧化鋯具有熔點高（2715℃）、韌性好、強度大、抗磨損、耐腐蝕以及抗氧化等一系列優(yōu)異性能，可用于制備航空發(fā)動機組件、燃料電池和氧傳感器、人造骨骼、催化劑載體、過濾鋼水所用的泡沫陶瓷、抗氧化及耐腐蝕涂層、切削刀具、磨具以及特種耐火材料。氧化鋯陶瓷擁有眾多優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，而晶須通常是指具有一定長徑比，且直徑較小的一種單晶纖維狀材料，其強度接近完整晶體的理論值。因此若將氧化鋯制備成氧化鋯晶須，便能充分發(fā)揮氧化鋯與晶須材料兩者的優(yōu)勢，可大幅提升陶瓷、金屬基復(fù)合材料的機械性能，如用于增韌補強氧化鋯陶瓷材料；利用其膨脹系數(shù)與金屬材料接近的特點，用作高溫金屬合金材料增強體等，應(yīng)用前景十分廣闊。目前，國內(nèi)外制備氧化鋯一維材料的研究集中在氧化鋯納米管、納米棒以及納米線等一維納米材料，它們主要應(yīng)用于功能材料領(lǐng)域；而對能夠應(yīng)用于結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域增韌補強的氧化鋯晶須的研究則少之又少，經(jīng)檢索只查閱到采用化學(xué)氣相沉積（CVD）法或水熱法制備氧化鋯晶須的6 篇文獻。CVD法[江頭誠, 勝木宏昭, 高月誠治, 巖永浩. 単斜晶ZrO2ウイスカーの気相成長. 窯業(yè)協(xié)會誌, 1987, 95(1), 138-143.]存在溫度高，能耗大，設(shè)備要求高，工藝復(fù)雜，產(chǎn)率低等缺點;而水熱法[Murase Y, Kato E. Preparation of Zirconia Whiskers from Zirconium Hydroxide in Sulfuric Acid Solutions under Hydrothermal Conditions at 200° C [J]. J Am. Ceram Soc, 2001, 84(1), 2705-2706] 需要使用高壓釜形成一定的蒸汽壓，對設(shè)備要求較高，控制難度大，并且周期長，產(chǎn)率低，難以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種原料成本低，工藝簡單，易于控制，可大規(guī)模生產(chǎn)的氧化鋯晶須的制備方法。
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種非水解溶膠-凝膠法結(jié)合熔鹽工藝制備氧化鋯晶須的方法，其特征在于包括如下步驟：
步驟一：在通風(fēng)櫥中稱取一定量的無水鋯源放入錐形瓶中，加入適量的無水有機溶劑攪拌至鋯源全部溶解形成透明溶液；
步驟二：透明溶液經(jīng)油浴加熱回流24h后得到均勻的氧化鋯溶膠，然后置于烘箱干燥，經(jīng)預(yù)鍛燒后形成氧化鋯干凝膠粉；
步驟三：將干凝膠粉與熔鹽、熔鹽添加劑混合，經(jīng)熱處理、洗滌、干燥得到氧化鋯晶須。
所述無水鋯源為無水氯化鋯、氟化鋯、無水硫酸鋯、無水醋酸鋯中的一種。
所述無水溶劑為乙醇、異丙醇、正丙醇、丁醇中的一種。
所述熔鹽添加劑為氟化鈉、氟化鉀、氟化鋰、氟化銨、氟化鈣、氟化鎂中的一種。
所述步驟二制得氧化鋯溶膠中無水鋯源的濃度為0.2～1.0 mol/L。
所述步驟二中回流的溫度為100～140℃之間。
所述步驟三中熔鹽為偏釩酸鈉或磷酸鈉。
所述步驟三中干凝膠粉，熔鹽，熔鹽添加劑的摩爾比為：5～10:5～10:0.5～1。
所述步驟三中熱處理溫度為800～1000℃，保溫時間為0.5～5h。
本專利采用非水解溶膠-凝膠法制備氧化鋯干凝膠粉，然后將其與特定的熔鹽混合，充分利用熔鹽中的氟離子易于吸附在氧化鋯高表面能晶面上的特點，與現(xiàn)有的CVD法和水熱法相比，具有設(shè)備要求不高，工藝簡單，控制要求低，晶須產(chǎn)率高且質(zhì)量好，易于工業(yè)化推廣等優(yōu)點，因此市場應(yīng)用前景十分廣闊。
附圖說明
圖1為本發(fā)明氧化鋯晶須的FE-SEM照片。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
實施例1
以無水ZrCl4（工業(yè)純）為鋯源，無水乙醇（化學(xué)純）為溶劑，NaVO3（化學(xué)純）為熔鹽，NaF（化學(xué)純）為熔鹽添加劑，首先稱取7.00g無水ZrCl4溶于30 ml無水乙醇中配成1.0 mol/L 的溶液，攪拌1 h得到澄清溶液后，置于120℃油浴鍋中冷凝回流24h，得到均勻透明的氧化鋯溶膠，將溶膠置于130 ℃烘箱內(nèi)干燥，然后在300℃鍛燒得到干凝膠粉，將干凝膠粉、熔鹽與熔鹽添加劑按照摩爾比6：6：1混合后置于剛玉坩堝內(nèi)，加熱至850 ℃，并保溫3 h，經(jīng)洗滌、干燥后得到氧化鋯晶須。
實施例2
以無水ZrCl4為鋯源，無水乙醇為溶劑，NaVO3為熔鹽, NaF為熔鹽添加劑，制備氧化鋯晶須的工藝與實例1相同，只是熱處理溫度為900℃保溫5 h。
實施例3
以無水Zr(SO4)2為鋯源，無水乙醇為溶劑，NaVO3為熔鹽, LiF為熔鹽添加劑，制備氧化鋯晶須的工藝與實例1相同，只是干凝膠粉、熔鹽與氟化物摩爾比變?yōu)?0：10：1。
實施例4
以無水醋酸鋯為鋯源，無水丁醇為溶劑，NaVO3為熔鹽, NH4F為熔鹽添加劑，制備氧化鋯晶須的工藝與實例1相同，只是回流溫度為140℃，熱處理溫度為950℃保溫3 h。
實施例5
以無水ZrCl4為鋯源，無水正丙醇為溶劑，Na3PO4為熔鹽, KF為熔鹽添加劑，制備氧化鋯晶須的工藝與實例1相同，只是干凝膠粉、熔鹽與氟化物摩爾比變?yōu)?：10：1，熱處理900℃，保溫3 h。
實施例6
以無水ZrF4為鋯源，無水異丙醇為溶劑，NaVO3為熔鹽, NH4F為熔鹽添加劑，制備氧化鋯晶須的工藝與實例1相同，只是溶膠的回流溫度為110 ℃,ZrCl4前驅(qū)體濃度為0.2 mol/L。
實施例7
以無水ZrCl4為鋯源，無水乙醇為溶劑，Na3PO4為熔鹽, NaF為熔鹽添加劑，制備氧化鋯晶須的工藝與實例1相同，只是ZrCl4前驅(qū)體濃度為0.5 mol/L。
實施例8
以無水ZrCl4為鋯源，無水乙醇為溶劑，Na3PO4為熔鹽，CaF2為熔鹽添加劑，制備氧化鋯晶須的工藝與實例1相同，只是ZrCl4前驅(qū)體濃度為0.3 mol/L。
實施例9
以無水ZrCl4為鋯源，無水乙醇為溶劑，NaVO3為熔鹽，MgF2為熔鹽添加劑，制備氧化鋯晶須的工藝與實例1相同，只是前驅(qū)體濃度為0.75 mol/L保溫時間為0.5 h。