摘要: 该文以无机锆盐(ZrOCl<,2>·8H<,2>O)为起始原料,经由ZrOCl<,2>溶液的水解聚合制备了水合ZrO<,2>粒子溶液,以此ZrO<,2>粒子溶液为前驱体,通过溶胶-凝胶技术制备了ZrO<,2>凝胶膜,凝胶膜在剥离后干燥烧结而制备得ZrO<,2>陶瓷膜.研究了ZrO<,2>粒子溶液凝胶... 展开 该文以无机锆盐(ZrOCl<,2>·8H<,2>O)为起始原料,经由ZrOCl<,2>溶液的水解聚合制备了水合ZrO<,2>粒子溶液,以此ZrO<,2>粒子溶液为前驱体,通过溶胶-凝胶技术制备了ZrO<,2>凝胶膜,凝胶膜在剥离后干燥烧结而制备得ZrO<,2>陶瓷膜.研究了ZrO<,2>粒子溶液凝胶化机理,指出:ZrO<,2>粒子溶液凝胶化是CH<,3>COO<'->离子亲核反应的结果,溶胶-凝胶转变过程η-t关系表明其聚合产物遵循多维网络模式生长.利用DTA-TG,XRD,SEM以及BET等测试手段对ZrO<,2>陶瓷膜烧结过程物理化学变化、陶瓷膜结构及其孔性能进行了分析,结果表明:ZrO<,2>陶瓷膜烧结过程存在着ZrO<,2>晶相转变,430℃左右ZrO<,2>四方相开始析晶形成,550-750℃温度区域ZrO<,2>四方相逐渐转变为单斜相,850℃以上ZrO<,2>以单斜相形式存在.ZrO<,2>陶瓷膜是由具择优取向特征的ZrO<,2>晶粒有规则地堆积而成,其间隙形成了孔.ZrO<,2>陶瓷膜孔径基本在50nm以下,亦观察到有亚微米级孔存在.ZrO<,2>陶瓷膜抗强酸、强碱侵蚀实验表明ZrO<,2>陶瓷膜有优异的化学稳定性.该文亦在ZrO<,2>基质中引入SiO<,2>,试以制备ZrO<,2>-SiO<,2>复合陶瓷膜.利用Matusita方程研究了ZrO<,2>-SiO<,2>复合凝胶膜其析晶动力学,分析了SiO<,2>的引入对ZrO<,2>-SiO<,2>复合陶瓷膜烧结行为的影响.结果表明:与纯ZrO<,2>系相一致,ZrO<,2>四方相在430℃左右开始析晶形成,ZrO<,2>四方相析晶机制呈体相析晶模式,其析晶活化能△E计算=330kj/mol.ZrO<,2>四方相在析晶后将一直保持到1300℃而不转变为ZrO<,2>单斜相,表现为SiO<,2>的引入抑制了ZrO<,2>的晶相转变,这将提高陶瓷膜的结构完整性.基于ZrO<,2>晶相转变的颗粒尺寸效应原理解释了这一现象,指出:SiO<,2>阻碍作用使得ZrO<,2>晶粒其尺寸远小于相变临界颗粒尺寸,结果抑制了ZrO<,2>的晶相转变直至1300℃.该文亦研究了ZrO<,2>-SiO<,2>复合陶瓷膜烧结动力学,推导了膜烧结动力学方程:D<'3>-Do<'3>=AFctexp(-△E/RT),根据Scherrer公式计算得到的ZrO<,2>晶粒尺寸1nD与相应温度1/T关系证实了这一方程的正确性.基于这一方程计算了不同温度区域ZrO<,2>-SiO<,2>复合陶瓷膜烧结其扩散活化能△E,结果表明:低温区域晶粒生长以表面扩散方式为主;而高温区域,则借助于体相扩散机制进行,其活化能△E分别为16.OKJ/mol,187.8KJ/mol. 收起