本发明属于新型无机材料领域，具体涉及一种可应用于光催化以及增强领域的矩形片状单斜氧化锆的制备方法。
背景技术：
氧化锆具有高强高韧、耐磨损、抗腐蚀、人体亲和性、高温离子电导率强以及与金属材料膨胀系数匹配等一系列特性，在陶瓷刀具，人造牙齿和骨骼，氧传感器、催化剂以及催化剂载体等领域有广泛应用。近年来，随着对氧化锆研究的深入，越来越多不同形貌的氧化锆被制备出来且表现出优于平常的物化性能。片状单斜氧化锆由于特殊的二维结构有望应用于光催化领域，此外也可以利用片状单斜氧化锆本身的高强度结合裂纹偏转、裂纹桥连、片状颗粒拔出效应来增强金属材料以及有机高分子材料。查阅相关文献可知，目前只有少数几篇采用水热法制备片状氧化锆的文献报道。津藤悦朗采用水热法制备出了纳米片状氧化锆[片状氧化锆型细粒晶体及其生产方法，专利申请号:86104600]，该方法采用酸性溶液先制备出含有so42-的片状氧化锆细晶粒，然后在110～350℃的水热条件下处理2-4天制备出四方或立方氧化锆，煅烧后仍为四方或立方氧化锆，所得片状晶体厚度小于50nm，沿层面平行方向尺寸大于其厚度的五倍。该方法存在以下缺点：制备过程复杂且周期偏长；需以硫酸为酸性反应介质，成本较高，存在危险性且对环境有污染；所得晶体沿层面平行尺寸小。魏春城等也以水热法制得片状氧化锆晶体[水热合成片状氧化锆的制备方法，专利申请号:200910019384.0]，该方法先以硼氢化钠滴定氧氯化锆溶液生成白色沉淀，将所得白色沉淀清洗至中性后再加到0.1～1mol/l的碳酸钠溶液中搅拌均匀，之后放置于反应釜中在120～300℃保温5～120h，最后在500～1000℃煅烧2h得到最终的片状单斜氧化锆。该方法的不足是：采用硼氢化钠溶液制备白色沉淀，由于硼氢化钠遇到水会产生易燃气体，因此存在一定的危险性；制备工艺较为复杂且周期较长；所得样品产率相对较低，层面平行尺寸小（＜500nm），且形貌不规则。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种反应前驱体价格低廉，熔盐低价环保，生产周期短，制备工艺简单，形状规则且高质量的矩形片状单斜氧化锆的制备方法。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种矩形片状单斜氧化锆的制备方法，其特征包括如下步骤：
步骤一：将反应前驱体在100～120℃下进行18～22h的低温预烧处理，获得预烧产物；
步骤二：称取一定比例的预烧产物、熔盐和熔盐添加剂，将其混合研磨；
步骤三：将研磨所得的混合物置于坩埚中，以5℃/min升温至400～500℃并保温10～20min，然后继续升至800～900℃并保温3～5h，待其冷却至室温后得到煅烧产物；
步骤四：将得到的煅烧产物用去离子水清洗3次后，再加入无水乙醇清洗一次，后置于烘箱中干燥得到最终产物。
步骤一中所述反应前驱体为氧氯化锆（zrocl2·8h2o）。
步骤二中所述熔盐为氯化钠（nacl）。
步骤二中所述熔盐添加剂为氟化钠（naf）。
步骤二中所述预烧产物、熔盐、熔盐添加剂的质量比为10:5～10:1～2。
步骤四中所述干燥温度为70℃，时间为6h。
步骤四中所述最终产物是形状规则的矩形片状单斜氧化锆，其层面平行尺寸集中在1～2μm，厚度为200～400nm，径厚比为2～10。
本专利采用熔盐法制备出矩形片状单斜氧化锆。反应前驱体为低价锆盐，熔盐采用低价环保且易于回收的氯化物，工艺简单，制备周期短，易于大规模生产。在本专利中，有两处重要的热处理过程，一是对反应前驱体的低温预烧处理，经过预烧处理可以脱除氧氯化锆所含的吸附水和部分结晶水，有利于提高研磨所得混合物的均匀性；二是煅烧过程中的低温热处理，有利于增加氧化锆成核数量，从而提高矩形片状单斜氧化锆的产率。此外，少量熔盐添加剂的加入十分关键，利用f离子的定向吸附作用，在熔盐熔融状态下，可以很好地控制晶面的定向生长，最终合成出大量具有矩形片状结构的单斜氧化锆。
附图说明
图1为本发明实施例1制得矩形片状单斜氧化锆的sem照片。
图2为本发明实施例1制得矩形片状单斜氧化锆的xrd图谱。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种矩形片状单斜氧化锆的制备方法的具体实施方式、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如下：
实施例1：
以氧氯化锆为反应前驱体，氯化钠为熔盐，氟化钠为熔盐添加剂。首先将氧氯化锆在100℃热处理22h得到预烧产物，然后称取2g的预烧产物，2g的氯化钠和0.2g的氟化钠，质量比为10:10:1，混合后研磨。将研磨所得的混合物盛于刚玉坩埚内放置在电阻炉中加热，以5℃/min升温到400℃保温20min，后继续升温到800℃保温5h。待其冷却至室温，将所得煅烧产物先用去离子水清洗3遍，后以无水乙醇清洗一遍，最后在70℃干燥6h得到矩形片状单斜氧化锆。
实施例2
以氧氯化锆为前驱体，氯化钠为熔盐，氟化钠为熔盐添加剂。首先将氧氯化锆在110℃热处理20h得到预烧产物，然后称取2g的预烧产物，1g的氯化钠和0.2g的氟化钠，质量比为10:5:1，混合后研磨。将研磨所得的混合物盛于刚玉坩埚内放置在电阻炉中加热，以5℃/min升温到450℃保温15min，后继续升温到850℃保温5h。待其冷却至室温，将所得煅烧产物先用去离子水清洗3遍，后以无水乙醇清洗一遍，最后在70℃干燥6h得到矩形片状单斜氧化锆。
实施例3
以氧氯化锆为前驱体，氯化钠为熔盐，氟化钠为熔盐添加剂。首先将氧氯化锆在120℃热处理18h得到预烧产物，然后称取2g的预烧产物，2g的氯化钠和0.4g的氟化钠，质量比为10:10:2，混合后研磨。将研磨所得的混合物盛于刚玉坩埚内放置在电阻炉中加热，以5℃/min升温到500℃保温10min，后继续升温到900℃保温3h。待其冷却至室温，将所得煅烧产物先用去离子水清洗3遍，后以无水乙醇清洗一遍，最后在70℃干燥6h得到矩形片状单斜氧化锆。
实施例4
以氧氯化锆为前驱体，氯化钠为熔盐，氟化钠为熔盐添加剂。首先将氧氯化锆在100℃热处理18h得到预烧产物，然后称取2g的预烧产物，1.4g的氯化钠和0.3g的氟化钠，质量比为10:7:1.5，混合后研磨。将研磨所得的混合物盛于刚玉坩埚内放置在电阻炉中加热，以5℃/min升温到400℃保温10min，后继续升温到800℃保温4h。待其冷却至室温，将所得煅烧产物先用去离子水清洗3遍，后以无水乙醇清洗一遍，最后在70℃干燥6h得到矩形片状单斜氧化锆。