[发明专利]一种油溶性单斜晶型纳米二氧化锆颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于二氧化锆材料的制备领域，特别涉及一种油溶性单斜晶型纳米二氧化锆颗粒的制备方法。

背景技术

二氧化锆具有非常优异的物理和化学性能，是一种十分重要的结构和功能材料。因其可提高陶瓷材料的韧性、强度，改善聚合物的耐磨性能，而被广泛应用于制备高温结构陶瓷。由于ZrO₂表面同时具有酸性和碱性，因此它也同时具有氧化性和还原性，既可作为催化剂，也可作为催化剂载体使用。不仅如此，氧化锆还可用于氧传感器和燃料电池等。

目前，见诸报道的纳米ZrO₂的制备方法主要有水热法、溶胶-凝胶法、微乳液法、共沉淀法等。水热法操作不方便、制备的颗粒纯度较低且易团聚，粒度不易控制，颗粒粒径较大，产物损失多，产量较低。溶胶-凝胶法的原料成本高，不利于大规模工业化生产，在高温下作热处理时会使颗粒快速团聚，形成胶粒及凝胶过滤、洗涤过程不易控制。微乳液法也存在生产过程复杂，成本高，产率低以及需要焙烧等的不足之处。通过上述几种方法制备的纳米ZrO₂颗粒大都需经过后续的高温热处理，得到的粉体分散性差、粒径分布广、高度团聚等缺点。因此，寻求一种简单可控的方法，制备出分散性好、粒径分布窄、结晶度高的单斜晶型二氧化锆纳米颗粒有着重要的意义。

油水界面法是指反应物的原料分别处于油相和水相中，较低温度下在油-水界面形成粒径较小均匀性极好的亲油性纳米粒子；然后纳米粒子被表面活性剂包覆后在表面张力和浓度扩散等的作用下，拖入上层油相中，且在油相中分散性好并能长期稳定保存。油水界面法具有反应条件温和，操作简单，粒径可控，产物纯度高，产率高，结晶性好，分散性好，粒径小，成本低，效率高的优点。CN102267728A介绍了周兴平等采用该法合成出的油溶性Fe₃O₄纳米颗粒分散性良好、具有颗粒尺寸极其细小，纯度高，可长时间分散在油相，易于保存等优势。2013年，周兴平等采用该法成功合成出分散性好、粒径可控的油溶性TiO₂纳米颗粒【Colloids and Surfaces A:Physicochem.Eng.Aspects423(2013)115-123】。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种油溶性单斜晶型纳米二氧化锆颗粒的制备方法，该方法操作简单，重复性好，反应条件易控，温度要求较低，无需焙烧；得到的纳米二氧化锆颗粒的粒径分布均匀，分散性好，极大的提高了纳米二氧化锆颗粒在油相中的应用，具有良好的应用前景。

本发明的一种油溶性单斜晶型纳米二氧化锆颗粒的制备方法，包括：

（1）室温条件下，将氧氯化锆溶液滴加到油酸钠水溶液中，得到沉淀，再加入环己烷，搅拌，得混合溶液；其中氧氯化锆、油酸钠的摩尔比为1:2，氧氯化锆、油酸钠、环己烷的体积比为1:2:5；

（2）将氢氧化钠溶液滴加入上述混合溶液中，体系中油水体积比为0.5-1:0.5-2，在160-180℃，水热反应24-72h，分离油相，洗涤离心，干燥，即得油溶性单斜晶型纳米二氧化锆纳米颗粒。

所述步骤（1）中氧氯化锆溶液的浓度为0.5M。

所述步骤（1）中油酸钠水溶液的浓度为0.1-1M。

所述步骤（1）中搅拌时间为2-3h。

所述步骤（2）中氢氧化钠溶液的浓度为0.1-10M。

所述步骤（2）中油水体积比为1:1。

所述步骤（2）中洗涤离心为：乙醇、去离子水交替洗涤离心。

所述乙醇、去离子水交替洗涤离心为：先用无水乙醇洗涤、在10000rpm下离心分离10min离心去除上清液，再用去离子水洗涤、在10000rpm下离心分离15min离心去除上清液，如此循环3次，最后用无水乙醇洗涤、在10000rpm下离心分离15min离心。

所述步骤（2）中干燥温度为50-60℃。

本实验中环己烷为油相，用于溶解油溶性的中间产物油酸氧锆、分散最终的产物二氧化锆。

有益效果

（1）本发明具有操作方法简单、重复性好，反应条件易控，温度要求较低、无需焙烧等特点；

（2）本发明制备出优良的油溶性单斜晶型纳米二氧化锆颗粒的粒径分布均匀，分散性好，极大地提高了纳米二氧化锆颗粒在油相中的应用，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为该方法的工艺流程图；

图2为该方法得到的油溶性单斜晶型纳米二氧化锆颗粒的X射线衍射图；