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毕业设计（论文）外文文献翻译姓名张标华专业材料科学与工程 学号1506102226高产量的溶胶-凝胶法合成无色且均匀分散的氧化锆纳米晶据报道有一张产量高达93%的合成均匀分散氧化锆纳米晶的方法。在这种综合体中，通过叔丁醇锆在100油酸中发生水解和凝聚反应，形成氧化锆前体。这种氧化锆前体由被油酸围绕的锆-氧-锆网状物构成。将这种前体物分散于乙醚中且在280下进行热处理能得到锆-氧-锆网状物的结晶体，从而在油酸中获得4纳米大小的氧化锆结晶体。这些粒子都是高度透明的四方晶系。一个独立的氧化锆纳米晶粒分散到甲苯中透明度约为90%。介绍胶态的纳米晶是稳定的难溶于溶剂，就像一层表面涂胶。列入氧化锆这类金属氧化物的纳米晶，可以用作基础材料以发展大范围的纳米技术的光学材料和设备。举例来说，适当地上了涂料的氧化锆纳米晶可以转变为聚合物，与光秃秃的聚合物比较起来可以形成一种在光学、力学和热学方面属性都得到提高的新的纳米复合材料。也想合成提供了一种生产带有有机表面活性剂的不同金属氧化物纳米晶有用的方法。然而，氧化锆的制备方法到现在仍没有被很好的确定。现在，制备氧化锆纳米晶较为成熟的方法是使用溶胶-凝胶法处理锆的醇盐或盐。在这些依赖于锆源水解和凝聚反应的方法中，一个主要问题是如何去控制反应的比例，通常若反应太快就可能出现结块或粒子为非结晶态的结果。一种较为理想的解决方法是用例如羧酸类亲核化学添加物和醇盐锆缓和反应。另一种非水解溶胶-凝胶法最近证明在高温条件下，异丙醇锆和氯化锆在三辛基氧化磷中的烷基卤消除反应将导致单分散的氧化锆纳米粒和三辛基氧化磷稳定，不行的是哪些粒子将埋没在粉末中，这将限制它们在那些透明性必不可少的光学领域的应用。在这篇报道中，我们报道一种新的水解溶胶-凝胶方法去均匀分散氧化锆纳米晶，使其在粉末中呈现为白色。这种合成物需要叔丁醇锆在100油酸中，且在一种高沸点溶剂中加热到280进行热处理，使叔丁醇锆发生水解和凝聚反应。油酸是用来降低叔丁醇锆水解速率和保证获得可分散产品，期间热处理工艺是保证这些粒子得到搞结晶度所必须的。这种合成方法是一种高产量的制作法且容易提高以便大量生产。实验段乙醇和甲苯为标准试剂。水通常是经过一个薄膜净化系统获得的。叔丁醇锆、三甲胺氮-氧化物和二苯醚都不进行进一步净化处理。油酸和十七烷在保持干燥的真空条件且在120条件下进行加热处理1小时。目前合成由两步组成：第一，在100油酸中控制锆-氧-锆网状物在叔丁醇锆水解和凝聚反应过程中生长，以得到可分散的氧化锆前体；第二，将前体物置于二苯醚中在280下进行热处理让锆-氧-锆网状物进行结晶作用。一个典型的实验，方案一的第一步，5毫摩尔叔丁醇锆，6.2毫摩尔干油酸和43毫升十七烷混合起来装进一个伴有磁力搅拌器、回流冷却器和一个温度计且放置于氮气流的长颈瓶中，形成一种淡黄色溶液。随后将5毫升的三甲胺氮-氧化物水溶液注入到这个热溶液中。这个混合物在氮气流下保持100并且在会留下搅拌24小时。这种浑浊的混合物离开热源冷却冷却至室温。乙醇和甲苯加入到混合物中，并且通过离心法将一种白色沉淀隔离出来。白色沉淀分散于甲苯中，同事伴有乙醇，通过离心工艺去除溶剂。这种分散和离心过程需要重复两次。氧化锆的前体分散到装有30毫升二辛醚的100毫升的长颈瓶中，伴有磁力搅拌器、回流冷却装置和一个温度计为下一步作准备。在氮气流下，将这种溶液加热到280并在此温度下回流搅拌20小时。由此产生的无色混合物离开热源冷却至室温和使其沉淀为白色产物的乙醇。这种白色沉淀物是通过离心作用获得的，并且通过分散和离心作用冲洗两次，产生粉末状的氧化锆纳米晶。氧化锆纳米晶由油酸覆盖且容易分散到例如甲苯等非极性溶剂中在几个月能保持很好的稳定度。根据热重分析和差额热分析得到570毫克的氧化锆纳米粉，产量高达93%。通过扩大10倍以上的合成，我们得到10克分散的氧化锆纳米粉，在胶体纳米晶的实验室合成生产中这是一个非常大的数量。我们利用Nicolet Magna550型光谱仪进行了一次红外吸收实验。X射线粉末衍射仪谱被一台Rigaku RAD-IIC under Co KR辐射仪手机。使用JEOL JEM-200CX低倍电子透射电镜（加速电压200千伏）。使用JEOL JEM-3000F高分辨率透射电镜在300千伏加速电压下进行选区电子衍射实验。采用Hitachi U-3400进行紫外光投射光谱进行测量。结果与讨论 图1（a）显示了氧化锆前体的红外光谱，取得了方案1的第一步。1000cm-1以下的广泛吸收带对应到V(锆-氧-锆)振动。这就表明锆-氧-锆网状物已经形成。这两种在1440换个1550cm-1的激烈频带可以分别分配到所急的对称和反对称伸缩振动，Vs(COO-) and Vas(COO-)。他们的位置和频率分裂表明，油酸分子的羧基以双齿螫合的结构束缚在锆原子附近。油酸分子烷基的(C-H)在1300cm-1周围的变形振动的微笑贡献在于Vs(COO-)的拉伸振动有部分重叠。高能阶位于2820-3020cm-1对应于烷基中的V(C-H)的拉伸振动。弱带位于3400cm-1应分配给Zr-OH或吸收水中的V(O-H)。氧化锆前体形成后分散到例如甲苯的非极性溶剂中，这表明油酸分子的疏水烷基是从Zr-O-Zr网状物中出来的。正如图1(b)中XRD显示的一样该氧化锆前体为非晶结构。广泛的反射应部分的符合浓缩的水合氧化锆。透射电镜观察表明氧化锆前体呈现为尺寸小于2纳米的细小颗粒。当油酸没有用在方案1的第一步时，叔丁醇锆与水剧烈反应，提供非晶氧化锆的男分散沉淀。反过来，在油酸介质中，叔丁醇锆对水的反应明显放慢，当水注入前叔丁醇可以与油酸发生亲核反应，羧基的进入和叔丁醇的消除：化学改性降低了叔丁醇锆的水解敏感性并促进了水解和凝聚反应的去耦，使可分散的氧化锆前体形成成为可能。一个类似的反应系统已应用到最近准备结晶的氧化钠纳米棒中。在目前的氧化锆合成方法中，冷凝过程似乎是由动力学控制而不是热力学，导致非晶的Zr-O-Zr网状物。因此必须进行氧化锆纳米晶的只能够被的完善。氧化锆前体分散到二辛醚中并且在280氮气流下加热处理20小时（方案1第二步）。由此产生的氧化锆纳米晶再次分散到甲苯中，氧化锆纳米晶的红外光谱与图1a的类似如羧基和那些烷基的螫合作用。表明油酸分子在氧化锆表面发生螫合作用。图2显示了氧化锆纳米晶的X射线衍射光谱。与图1b相比起来激烈的光谱变化暗示着结晶的氧化锆的形成，由于小的粒径衍射峰被扩大。 图3a显示了一张氧化锆纳米晶的低倍率透射电镜照片。这些微粒在油酸分子的覆盖下都是彼此分离的。图3b为氧化锆纳米晶的高分辨率透射电镜照片。观察到典型晶粒的连续晶格结构的边缘，表明这些粒子具有很高的结晶度。粒子的平均尺寸约为4纳米，然而呈现出来的尺寸约为2纳米。如图3c显示的从选区电子衍射图案中的强烈环得到其为四方结构。由图3b测得（110）晶面的晶格间距为0.24纳米，让我们考虑下由氧化锆前体形成氧化钙纳米晶的机制。投射电镜结果表明氧化锆前体的尺寸比氧化锆纳米晶小。这一观察与热重分析数据一致，氧化锆前体中无机物和有机物的比为0.46低于氧化锆纳米晶中的比例1.2。在280热处理过程中通过X射线衍射不同时间进行测量，发现氧化锆前体逐步结晶。在250时进行热处理，前体结晶完成时间少于20小时，对于这些观察到的现象的一个可能的解释是这些氧化锆前体物在280时伴随着类似于Ostwald熟化的成长。这个解散-成长过程可以有道前体中锆-氧-锆网状物热力学浓缩和结晶城四方的氧化锆纳米晶。大量的氧化锆亚稳定四方相都稳定在目前的颗粒尺寸，可能的原因是纳米级的颗粒具有大的比表面积。分散于甲苯中的氧化锆纳米晶颜色取决于氧化锆的浓度，介于无色和浅粉色之间。例如，系的分散物是无色的而稠的为浅粉色（该浓度表示的是1毫升甲苯分散物中氧化锆纳米晶的重量，不包括那些覆盖在上面的油酸分子）。图4显示除了稠密混合物的紫外线透射谱（280mg/ml，3毫米的光路长度）。透光率从100%逐渐下降到87%再降到60%的部分原因是粒子的瑞利散射。彩色颗粒和较大碎石会使透光率显著减小，而在密集色散中，在整个可见光透光率在87%以上，表明氧化锆纳米晶是无色且均匀分散于甲苯中。结论最后，我们凭借叔丁醇锆在油酸介质中的水解溶胶-凝胶反应和在二辛醚中的热处理得到无色透明且呈四