一種負熱膨脹材料ZrV₂O₇的製備方法

2023-05-14 08:04:56 4

專利名稱：一種負熱膨脹材料ZrV2O7的製備方法
技術領域：
本發明屬於新型功能材料和無機粉體製備技術領域，具體涉及一種具有負熱膨脹特性的ZrV2O7的快速製備方法。
背景技術：
具有特殊的負熱膨脹(Negative thermal expansion, ΝΤΕ)功能特性的材料具有很高的研究與實際應用價值，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複合，製備出具有零膨脹特性或者熱膨脹係數可調節的複合材料，以滿足不同領域裡的材料的應用，如高精密光學鏡頭的表面採用零膨脹材料做塗層，可以防止因為溫度變化而導致的光學性能降低；以負熱膨脹材料作為布拉格光柵的封裝材料，可對光柵進行溫度補償，有效改善光柵的溫度熱穩定性，促進光纖通訊工業的發展；結構材料中，應用低或零膨脹陶瓷材料，可以大大提高材料的熱震穩定性，如各種工業爐襯等；此外負膨脹材料在傳感器方面也有潛在的應用價值。目前，普遍研究的負熱膨脹材料包括ZrW208、Sc2W3O12及ZrV2O7三大系列。已有的報導中，關於ZrV2O7的製備均採用長時間固相燒結的方法，這類方法雖然可以製備出純ZrV2O7，但是存在製備過程複雜、耗時長、能耗高等不足。因此，研發一種工藝路線簡單、製備周期短、成本低、能耗少的製備方法是必要並且具有顯著意義的。

發明內容
本發明的目的在於利用水熱合成負熱膨脹材料ZrV2O7。一種負熱膨脹材料ZrV2O7的快速合成方法，採用水熱法合成負熱膨脹材料ZrV2O7,所用原料為ZrO(NO3)2.5H20 (分析純)、NH4VO3 (分析純)、NaOH (分析純)、氨水(分析純)。製備方法為:
(1)以ZrO(NO3)2.5Η20和NH4VO3為原料分別配製成摩爾濃度0.5^1mol/L的溶液，按照Zr4+和V5+摩爾比為1:2的比例混合兩種溶液，混合溶液於磁力攪拌機攪拌f 3小時後，力口入市售氨水或0.5 lmol/L NaOH溶液調節pH值7 12，再繼續攪拌2 4小時；
(2)將混合液移至水熱釜中置於烘箱中14(Tl80°C水熱2 15小時，取出水熱釜將其中生成物用蒸餾水離心洗滌，將洗淨的前驅體放入乾燥箱5(T80°C烘乾；
(3)將前驅體於50(T600°C加熱5 10小時得到最終產物ZrV207。步驟I中調節pH值為8 10為佳。步驟2中水熱溫度為16(Tl80°C，水熱時間1(Γ 3小時為佳。本發明的優點是利用水熱法合成了負熱膨脹材料ZrV2O7，此法程序簡單，易於操作。


圖1本發明製備得到的ZrV2O7的XRD圖。
具體實施例方式實施例1
以ZrO(NO3)2.5H20和NH4VO3為原料分別配製摩爾濃度為0.5mol/L的ZrO(NO3)2.5H20和摩爾濃度為0.5mol/L NH4VO3溶液，分別取已配製好的20mL的ZrO(NO3)2.5H20溶液和40mL的NH4VO3溶液混合後於磁力攪拌機攪拌2小時，加入市售氨水調節pH值為7，再繼續攪拌2小時；將混合液移至水熱釜中置於烘箱中140°C水熱2小時，取出水熱釜將其中生成物用蒸餾水離心洗滌，將洗淨的前驅體放入乾燥箱50°C烘乾；將前驅體於500°C加熱5小時得到最終產物ZrV2O7粉體。實施例2
以ZrO(NO3)2.5H20和NH4VO3為原料分別配製摩爾濃度為0.5mol/L的ZrO(NO3)2.5H20和摩爾濃度為lmol/L NH4VO3溶液，分別取已配製好的40mL的ZrO(NO3)2.5Η20溶液和40mL的NH4VO3溶液混合後於磁力攪拌機攪拌I小時，加入0.5mol/L NaOH溶液調節pH值12，再繼續攪拌4小時；將混合液移至水熱釜中置於烘箱中180°C水熱15小時，取出水熱釜將其中生成物用蒸餾水離心洗滌，將洗淨的前驅體放入乾燥箱80°C烘乾；將前驅體於600°C加熱8小時得到最終產物ZrV2O7粉體。實施例3
以ZrO(NO3)2.5Η20和NH4VO3為原料分別配製摩爾濃度為lmol/L的ZrO(NO3)2.5Η20和摩爾濃度為0.5m ol/L NH4VO3溶液,分別取已配製好的IOmL的ZrO(NO3)2.5Η20溶液和40mL的NH4VO3溶液混合後於磁力攪拌機攪拌3小時，加入lmol/L NaOH溶液調節pH值10，再繼續攪拌3小時；將混合液移至水熱釜中置於烘箱中160°C水熱10小時，取出水熱釜將其中生成物用蒸餾水離心洗滌，將洗淨的前驅體放入乾燥箱60°C烘乾；將前驅體於550°C加熱6小時得到最終產物ZrV2O7粉體。圖1為本發明製備得到的ZrV2O7的XRD圖，可以看出本發明製備出了 ZrV207。。
權利要求
1.一種負熱膨脹材料ZrV2O7的製備方法，其特徵在於包括如下步驟: 以ZrO (NO3) 2.5Η20和NH4VO3為原料分別配製成摩爾濃度0.5 lmol/L的溶液，按照Zr4+和V5+摩爾比為1:2的比例混合兩種溶液，混合溶液於磁力攪拌機攪拌廣3小時後，加入市售氨水或NaOH溶液調節pH值7 12，再繼續攪拌2 4小時； 將混合液移至水熱釜中置於烘箱中14(Tl80°C水熱2 15小時，取出水熱釜將其中生成物用蒸餾水離心洗滌，將洗淨的前驅體放入乾燥箱5(T80°C烘乾； 將前驅體於50(T600°C加熱5 10小時得到最終產物ZrV2O7。
2.如權利要求1所述的一種負熱膨脹材料ZrV2O7的製備方法，其特徵在於:所述步驟I中調節pH值為8 10。
3.如權利要求1所 述的一種負熱膨脹材料ZrV2O7的製備方法，其特徵在於:所述步驟2中水熱溫度為16(Tl80°C，水熱時間1(Γ13小時。
4.如權利要求1所述的一種負熱膨脹材料ZrV2O7的製備方法，其特徵在於:所述NaOH溶液的濃度為0.5 lmol/L。
全文摘要
本發明屬於新型功能材料和無機粉體製備技術領域，具體涉及一種具有負熱膨脹特性的ZrV2O7的快速製備方法。本發明以ZrO(NO3)2·5H2O(分析純)、NH4VO3(分析純)、NaOH(分析純)、氨水(分析純)為原料，利用水熱法合成了負熱膨脹材料ZrV2O7，此法程序簡單，易於操作。
文檔編號C01G31/00GK103121715SQ20121049129
公開日2013年5月29日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者劉芹芹, 程曉農, 羅均美, 唐衛, 沈浩, 張曉龍, 楊娟, 孫秀娟 申請人:江蘇大學