Спосіб синтезу метастабільної тетрагональної модифікації нанодисперсного порошку оксиду цирконію (zro2)

Реферат: Спосіб синтезу метастабільної тетрагональної модифікації нанодисперсного порошку оксиду цирконію (ZrO2) включає прожарювання сухих солей цирконію в муфельній печі при температурі 800-900 С протягом 1 години, причому як сіль цирконілу використовують недопований оксидами ітрію (III) і церію (III) сухий оксалат цирконілу (ZrOC 2O4), який синтезують з гідроксиду цирконілу (ZrO(OH)2) шляхом його нагрівання в середовищі 10 %-го розчину щавлевої кислоти (Н2С2О4) з додаванням карбаміду при температурі 90-100 °C до повного розчинення у воді з наступним упарюванням до сухого стану. UA 68399 U (54) СПОСІБ СИНТЕЗУ МЕТАСТАБІЛЬНОЇ ТЕТРАГОНАЛЬНОЇ МОДИФІКАЦІЇ НАНОДИСПЕРСНОГО ПОРОШКУ ОКСИДУ ЦИРКОНІЮ (ZrO2) UA 68399 U UA 68399 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до способів синтезу нанодисперсних оксидних порошків ZrO2 для використання як носія каталізаторів. Для синтезу нанодисперсних оксидних порошків ZrO 2 застосовують три основні методи: термічний, гідротермальний, золь-гель. Синтез тетрагональної і кубічної модифікацій оксидних нанопорошків ZrO2 ускладнений необхідністю введення в реакційне середовище допуючих добавок - оксидів ітрію (III), церію (III) і кальцію. Перші два з цих оксидів мають високу вартість. Запропонований спосіб дозволяє уникнути при синтезі нанопорошків оксиду цирконію (IV) застосування допувальних агентів оксидів ітрію (III), церію (III) і кальцію. За відомим способом синтезу нанопорошку ZrO 2 у патенті США № 5658837 US005658837A [19.08.1997] пропонується для стабілізації тетрагональної модифікації нанодисперсного ZrO2 прожарювати сухий нітрат цирконілу (ZrO(NO 3)2), допований оксидами ітрію (ІІІ) і церію (III), в муфельній печі при температурі 800-900 °C протягом 1 години. В результаті відбувається утворення нанопорошку ZrO2 тетрагональної модифікації, що містить 89,15-93,5 % ZrO2. Недоліком цього способу є необхідність допування порошку ZrO 2 оксидами ітрію (ІІІ) і церію (III) перед термічною обробкою для стабілізації тетрагональної модифікації нанодисперсного ZrO2. Найбільш близьким до запропонованого способу є спосіб за патентом США US2006/0245999 А1 [02.11.2006], рекомендований для синтезу метастабільної тетрагональної модифікації 2 нанодисперсного ZrO2 з питомою площею поверхні 80 м /г шляхом нагрівання розчинів цирконієвих прекурсорів (солей, гідроксидів) до температур 80-120 °C протягом 1 години з додаванням стабілізуючих допувальних агентів - оксидів церію (ІІІ) і кальцію. При цьому відбувається селективне утворення метастабільної тетрагональної модифікації нанодисперсного ZrO2. В результаті одержують метастабільну тетрагональну модифікацію 2 нанодисперсного ZrO2 з питомою площею поверхні 80 м /г. Недоліком цього методу є необхідність допування розчинів цирконієвих прекурсорів (солей, гідроксидів) оксидами церію (ІІІ) і кальцію. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки методу синтезу метастабільної тетрагональної модифікації нанодисперсного порошку ZrO 2 без використання допувальних агентів - оксидів ітрію (III), церію (III) і кальцію. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб синтезу метастабільної тетрагональної модифікації нанодисперсного порошку ZrO 2 включає прожарювання сухих солей цирконілу в муфельній печі при температурі 800-900 °C протягом 1 години, згідно з корисною моделлю, як сіль цирконілу використовують недопований оксидами ітрію (III) і церію (III) сухий оксалат цирконілу (ZrOC2O4), який синтезують з гідроксиду цирконілу (ZrO(OH) 2) шляхом його нагрівання в середовищі 10 %-го розчину щавлевої кислоти (Н2С2О4) з додаванням карбаміду при температурі 90-100 °C до повного розчинення у воді з наступним упарюванням до сухого стану. На кресленні показано рентгенограму, одержану внаслідок рентгено-фазового аналізу (РФА). Рентгенограма ілюструє залежність інтенсивності піків (мм) від бреггівського кута 2 (град). Спосіб здійснюється наступним чином. Для проведення процесу синтезу метастабільної тетрагональної модифікації нанодисперсного порошку ZrO 2 використаний розчин оксихлориду 3 цирконію (ZrOCl2) з концентрацією СZrO2=320 г/дм , з якого було осаджено гідроксид цирконілу (ZrO(OH)2) шляхом додавання 25 %-го розчину аміаку до досягнення рН 10. Одержаний осад ZrO(OH)2 відмивали від іонів Сl . Наявність іонів Сl перевіряли розчином нітрату срібла (AgNO 3). Далі осад ZrO(OH)2 нагрівали в середовищі 10 %-го розчину щавлевої кислоти (Н2С2О4) з додаванням карбаміду для утворення оксалату цирконілу (ZrOC 2O4), випарювали одержаний прозорий розчин до сухого стану, проводили термічну обробку сухого залишку в муфельній печі при температурі 900 °C протягом 1 години. Зразок одержаного порошку ZrO2 був досліджений рентгено-фазовим аналізом (РФА). Згідно з результатами РФА, на рентгенограмі зразка пік максимальної висоти, що відповідає значенню брегівського кута 30°, свідчить про утворення тетрагональної модифікації нанодисперсного ZrO2 (див. креслення). Ефективність розкладання оксалату цирконілу (ZrOC 2O4) до оксиду цирконію (ZrO2) зростає при збільшенні температури термообробки до 900 °C. Досліди з синтезу метастабільної тетрагональної модифікації нанодисперсного порошку ZrO2 проводились з застосуванням реактиву кристалічного оксихлориду цирконію (ZrOCl 2) кваліфікації х.ч. Таким чином, запропонований спосіб синтезу нанодисперсного порошку ZrO 2 дозволяє одержувати метастабільну тетрагональну модифікацію оксиду цирконію (ZrO2) для 1 UA 68399 U використання у виробництві фотокаталізаторів тощо без застосування допувальних агентів оксидів ітрію (III), церію (III) і кальцію. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб синтезу метастабільної тетрагональної модифікації нанодисперсного порошку оксиду цирконію (ZrO2), що включає прожарювання сухих солей цирконію в муфельній печі при температурі 800-900 С протягом 1 години, який відрізняється тим, що як сіль цирконілу використовують недопований оксидами ітрію (III) і церію (III) сухий оксалат цирконілу (ZrOC2O4), який синтезують з гідроксиду цирконілу (ZrO(OH) 2) шляхом його нагрівання в середовищі 10 %го розчину щавлевої кислоти (Н2С2О4) з додаванням карбаміду при температурі 90-100 °C до повного розчинення у воді з наступним упарюванням до сухого стану. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2