[发明专利]片状氧化锆型细粒晶体的生产方法

说明书

本发明涉及片状氧化锆型细粒晶体的生产方法，该晶体具有层状结构，其厚度小于500、沿层面平行方向的尺度大于其厚度的5倍。

氧化锆（ZrO₂和它的固熔体以下都称为氧化锆）是非常耐火的氧化物，并且有各种用途（如作细陶瓷）。尤其，含有Y₂O₃和类似固熔体的氧化物现在被主要用来作氧传感器和高强度工程陶瓷，以及大量用作压电陶瓷的原料。精细氧化锆颗粒一般用作上述的精细陶瓷的原料，而且使用其球形细粉颗粒，这是由于它们的优良填密性和烧结性。

但是，对于片状氧化锆细粒晶体，现在既没有已知的工业生产方法，也没有文献公开过它的使用尝试。

本发明人意识到了片状氧化锆的特殊用途的可能性，通过各种实验发现了片状氧化锆型细粒晶体，完成了本发明。

因此，本发明的目的在于提供新型片状氧化锆型细粒晶体的生产方法。

通过大量的研究，本发明人发现了通过在110-350℃的温度下，对pH值小于2的、含有0.1-1.5克原子/升的含水锆盐（以锆计算）和0.2-3克离子/升的SO₄离子的酸性水溶液进行热处理，来生产至今尚无人所知的含SO₄离子的片状氧化锆细粒晶体的方法。通过分析，这种细粒体为六方片状或似圆盘片状晶体，具有层状结构，其厚度小于500，沿层面平行方向尺度大小其厚度的5倍。该晶体由一种主要含金属锆离子和对锆原子数之比约为2/5的SO₄离子的化合物组成。

这种含SO₄离子的片状氧化锆细粒晶体，在高于600℃的温度下进行热处理引起分解和脱硫可以形成保持原来薄片形状的片状氧化锆细粒。

本发明人还发现，通过老化用上述方法在碱性水溶液中制备出的含SO₄的片状氧化锆细粒晶体，可以获得厚度小于200的片状含结晶水氧化锆细粒晶体。这种片状细粒晶体在老化前后用粉末X-射线衍射法观察时，并没有实质性的变化。

本发明人进一步出乎意料地发现，在高于600℃的温度下通过煅烧上述含结晶水氧化锆晶体，也可以获得厚度小于200的四方或立方结构的片状氧化锆细粒晶体。

更确切地说，本发明的片状氧化锆细粒晶体为层状结构，其厚度小于500，沿层面平行方向的尺寸大于其厚度的5倍，并包括下列晶体：

第一，片状氧化锆细粒晶体，该晶体是由一种主要含金属锆离子和SO₄离子的化合物组成，SO₄离子对锆原子数之比约为2/5。而在与这些层面成直角方向上具有结晶学的六重或三重对称轴。

其中Zr和O的相对位置与ZrO₂晶体中的Zr和O的相对位置相似，并且它的一些X-射线衍主要峰基本与四方或立方结构ZrO₂晶体的主要峰的位置一致。

第二，通过加热使上述含SO₄离子的片状氧化锆细粒晶体脱硫所获得的片状氧化锆细粒晶体。

第三，通过在碱性水溶液中置换和除去SO₄离子，使含有SO₄离子的片状氧化锆细粒晶体老化所获得的片状含结晶水氧化锆细粒晶体。

第四，通过煅烧片状含结晶水氧化锆细粒晶体所获得的片状氧化锆细粒晶体。

本发明的以上目的和其他目的、特征和优点，通过以下叙述和权利要求，以及联系附图说明，将变得更加明显，其中：

图1表示了本发明的含SO₄离子的片状氧化锆细粒晶体粉末的热重分析结果。

图2表示了各样品的粉末X-射线衍射（CuKa）曲线。其中（a）表示本发明的含SO₄离子的高结晶度片状氧化锆细粒晶体，（b）表示在600℃下煅烧（a）制成的粉末，（c）表示在700℃下煅烧（a）制成的粉末，（d）表示结晶度比（a）稍低的细粒晶体，以及（e）表示用来对比的，通过在低温下煅烧锆的氢氧化物制备的四方结构的ZrO₂细粒晶体。

图3表示了本发明的含结晶水片状氧化锆细粒晶体粉末的热重分析结果。

图4表示了各样品的粉末X-射线衍射（CuKa）曲线。其中（a）表示本发明的含SO₄离子的片状氧化锆细粒晶体，（b）表示本发明的含结晶水片状氧化锆细粒晶体，（c）和（d）分别表示在700℃和1000℃的温度下热处理（b）所得到的四方或立方氧化锆细粒晶体，以及（e）表示在1000℃的温度下对（a）进行热处理得到的单斜氧化锆细粒晶体。