纳米氧化锆制备方法与流程

本发明属于纳米氧化锆，具体涉及纳米氧化锆制备方法。

背景技术：

1、纳米氧化锆具有抗热震性强、耐高温、化学稳定性好、材料复合性突出等特点。将纳米氧化锆与其他材料（al2o3 、sio2 ）复合，可以极大地提高材料的性能参数，提高其断裂韧性、抗弯强度等。因此，纳米二氧化锆不仅应用于结构陶瓷和功能陶瓷领域，也应用于提高金属材料的表面特性（热传导性、抗热震性、抗高温氧化性等）。利用纳米二氧化锆掺杂不同元素的导电特性，在高性能固体电池中用于电极制造。。

2、如公告号为cn107662944b所公开的纳米氧化锆制备方法，包括如下步骤：（1）、将十二烷基磺酸钠溶于水中，水浴加热，完全溶解后搅拌，然后逐滴加入碳酸氢铵溶液搅拌均匀，再将上述溶液逐滴加入到锆盐溶液中，搅拌充分后，将其装入高压釜中进行水热反应；然后将其过滤、无水乙醇洗涤、室温干燥，得到介孔zro2的前驱体；（2）、制得前驱体后将其采用程序升温的方式升温至330~450℃，煅烧3h制得纳米氧化锆。

3、上述专利虽然实现了使得氧化锆材料具有高比表面积和孔体积，对氧化锆材料在催化领域的应用具有重要意义，但是并未解决现有的纳米氧化锆制备方法还存在的问题：通常采用成品氧氯化锆进行制备纳米氧化锆，不方便对工业产生的含锆废弃物进行利用，不仅降低了资源利用率，而且增加了经济消耗，另外在纳米氧化锆制备过程中使用的工业硝酸中常含有亚硝酸杂质，影响反应的正常进行，从而降低了生产质量，为此我们提出纳米氧化锆制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供纳米氧化锆制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：纳米氧化锆制备方法，包括以下步骤：

3、s1.原料准备：取含锆废弃物、工业硝酸、氧化镁原料备用；

4、s2.制备氧氯化锆：以含锆废弃物为原料，制备氧氯化锆；

5、s3.工业硝酸纯化：以工业硝酸为原料，对工业硝酸进行纯化，得到高纯硝酸；

6、s4.混合处理：将s2中得到的氧氯化锆配成水溶液，加入氧化镁原料，然后加入s3中得到的高纯硝酸，调节ph为5．5-6．0，搅拌充分得溶胶；

7、s5.脱水加热：待s4中所述溶胶凝聚后，于60-80℃进行脱水，然后加热到400-700℃，得到纳米氧化锆粒子。

8、优选的，所述s2中制备氧氯化锆的具体步骤包括：

9、s201.将含锆废弃物通过碱化反应使其中的氧化锆转化为强碱氢氧化物；

10、s202.所述强碱氢氧化物经中和反应生成氢氧化锆；

11、s203.所述氢氧化锆经过酸溶过滤除杂提纯得到氧氯化锆。

12、优选的，所述s201中的碱化反应是由含锆废弃物和片碱在催化剂作用下进行的焙烧反应，所述催化剂为硼酸、碳酸盐和硫酸盐按质量比1-3:1-3:1混合而成；所述碱化反应的焙烧温度为400-1000℃，所述含锆废弃物、片碱和催化剂混合按照质量份数1:0.5-1：0.2-0.4混合。

13、优选的，所述碱化反应后的产物依次经过水中浸取、中和固液分离、压滤、洗涤滤渣获得氢氧化锆，所述氢氧化锆经过酸溶过滤除杂，清液浓缩结晶处理最后得到氧氯化锆。

14、优选的，所述s3中工业硝酸纯化的方法为：

15、s301.对工业级硝酸进行预处理，所述预处理为在工业级硝酸中通入氟氮混合气进行氧化反应；

16、s302.在预处理后的工业硝酸中加入金属硝酸盐沉淀杂质阴离子；所述金属硝酸盐中含有能够沉淀氟离子的金属离子，所述金属硝酸盐包括第一硝酸盐和第二硝酸盐；

17、s303.在预处理后的工业硝酸中加入第一硝酸盐生成沉淀后，固液分离，在所得液体中加入第二硝酸盐生成沉淀后，再次过滤；

18、s304.用超纯水将第二次固液分离所得液体稀释至hno3的浓度为65～75％，然后进行亚沸蒸馏；

19、s305.将亚沸蒸馏所得硝酸进行冷凝、脱色吹白，然后采用微孔膜进行三级膜过滤，得高纯硝酸。

20、优选的，所述s303中的第一硝酸盐选自硝酸锂、硝酸铝、硝酸铁中一种或任意组合；所述第二硝酸盐为硝酸钡。

21、优选的，所述s305中三级膜过滤中一级膜孔径为0.4-0.8μm，二级膜孔径为0.2-0.4μm，三级膜孔径为0.05-0.1μm。

22、优选的，所述氧化镁的制备方法包括以下步骤：

23、步骤一、将硫酸镁水溶液和硝酸钙水溶液混合并进行脱硫反应，得到脱除杂质的硝酸镁水溶液和含杂质的硫酸钙渣；

24、步骤二、将所述硝酸镁水溶液进行浓缩结晶，得到硝酸镁浆料，将所述硝酸镁浆料进行过滤，得到硝酸镁晶体；

25、步骤三、对所述硝酸镁晶体进行焙烧，得到二氧化氮气体和氧化镁成品。

26、优选的，所述步骤一中所述硫酸镁溶液中镁含量为20-60g/l，所述硫酸镁水溶液中的硫酸镁与所述硝酸钙水溶液中的硝酸钙摩尔比为1-2:1-3，所述脱硫反应的同时进行搅拌，所述搅拌的速度为160-180r/min，所述脱硫反应的温度为25-30℃，所述脱硫反应的时间为1-1.5h。

27、优选的，所述步骤二中所述浓缩结晶的温度为90-110℃，所述步骤三中所述焙烧的温度为400-500℃，所述焙烧的时间为2-3h。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

29、（1）本发明通过采用含锆废弃物制备氧氯化锆，能够对含锆废物进行分解提纯再利用，不仅能够增加环保性，节约能源，而且降低了生产成本；

30、（2）本发明通过对采用的工业硝酸进行纯化处理，得到高纯硝酸，能够除去工业硝酸中的亚硝酸杂质，提高了工业硝酸的纯度，从而提高了工业硝酸的使用效果和产品质量。

技术特征：

1.纳米氧化锆制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的纳米氧化锆制备方法，其特征在于：所述s2中制备氧氯化锆的具体步骤包括：

3.根据权利要求2所述的纳米氧化锆制备方法，其特征在于：所述s201中的碱化反应是由含锆废弃物和片碱在催化剂作用下进行的焙烧反应，所述催化剂为硼酸、碳酸盐和硫酸盐按质量比1-3:1-3:1混合而成；所述碱化反应的焙烧温度为400-1000℃，所述含锆废弃物、片碱和催化剂混合按照质量份数1:0.5-1：0.2-0.4混合。

4.根据权利要求3所述的纳米氧化锆制备方法，其特征在于：所述碱化反应后的产物依次经过水中浸取、中和固液分离、压滤、洗涤滤渣获得氢氧化锆，所述氢氧化锆经过酸溶过滤除杂，清液浓缩结晶处理最后得到氧氯化锆。

5.根据权利要求1所述的纳米氧化锆制备方法，其特征在于：所述s3中工业硝酸纯化的方法为：

6.根据权利要求5所述的纳米氧化锆制备方法，其特征在于：所述s303中的第一硝酸盐选自硝酸锂、硝酸铝、硝酸铁中一种或任意组合；所述第二硝酸盐为硝酸钡。

7.根据权利要求6所述的纳米氧化锆制备方法，其特征在于：所述s305中三级膜过滤中一级膜孔径为0.4-0.8μm，二级膜孔径为0.2-0.4μm，三级膜孔径为0.05-0.1μm。

8.根据权利要求1所述的纳米氧化锆制备方法，其特征在于：所述氧化镁的制备方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的纳米氧化锆制备方法，其特征在于：所述步骤一中所述硫酸镁溶液中镁含量为20-60g/l，所述硫酸镁水溶液中的硫酸镁与所述硝酸钙水溶液中的硝酸钙摩尔比为1-2:1-3，所述脱硫反应的同时进行搅拌，所述搅拌的速度为160-180r/min，所述脱硫反应的温度为25-30℃，所述脱硫反应的时间为1-1.5h。

10.根据权利要求9所述的纳米氧化锆制备方法，其特征在于：所述步骤二中所述浓缩结晶的温度为90-110℃，所述步骤三中所述焙烧的温度为400-500℃，所述焙烧的时间为2-3h。

技术总结
本发明公开了纳米氧化锆制备方法，包括以下步骤：S1.原料准备：取含锆废弃物、工业硝酸、氧化镁原料备用；S2.制备氧氯化锆：以含锆废弃物为原料，制备氧氯化锆；S3.工业硝酸纯化：以工业硝酸为原料，对工业硝酸进行纯化，得到高纯硝酸；S4.混合处理：将S2中得到的氧氯化锆配成水溶液，加入氧化镁原料，然后加入S3中得到的高纯硝酸，调节PH为5．5‑6．0，搅拌充分得溶胶；S5.脱水加热：待S4中所述溶胶凝聚后，于60‑80℃进行脱水，然后加热到400‑700℃，得到纳米氧化锆粒子。本发明通过采用含锆废弃物制备氧氯化锆，能够对含锆废物进行分解提纯再利用，不仅能够增加环保性，节约能源，而且降低了生产成本。

技术研发人员：钱映引
受保护的技术使用者：苏州映享新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15