二氧化锆.docx

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二氧化锆

二氧化锆（化学式：

ZrO2）是锆的主要氧化物，通常状况下为白色无臭无味晶体，难溶于水、盐酸和稀硫酸。

一般常含有少量的二氧化铪。

化学性质不活泼，但高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质，使它成为重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂。

能带间隙大约为5-7eV。

别名.：

锆酸酐，氧化锆（Ⅳ）Zirconim（Ⅳ）oxide

密度5.89克/立方厘米

熔点约2700℃。

沸点约5000℃

分子式（Formula）：

ZrO2

分子量（MolecularWeight）：

123.22

CASNo.：

1314-23-4

Cas号.：

【1314-23-4】Beilstein号

折光率2.2

晶型：

低温时为单斜晶系，高温时为四方晶型，更高温为立方晶型

化学性质

化学式ZrO2。

存在于天然的二氧化锆矿中。

二氧化锆为白色晶体；由灼烧二氧化锆水合物或挥发性含氧酸锆盐所得的二氧化锆为白色粉末，不溶于水；经由轻度灼烧所得的二氧化锆，比较容易被无机酸溶解；强热灼烧所得的二氧化锆只溶于浓硫酸和氢氟酸；经过熔融重结晶的二氧化锆只与氢氟酸作用。

二氧化锆是一种两性氧化物，与碱共熔可形成锆酸盐，但锆酸盐遇水容易水解为ZrO2·xH2O而沉淀。

二氧化锆与碳和氯气高温反应，或者与四氯化碳反应，生成四氯化锆及二氯氧化锆，水解又得到二氧化锆。

它在电弧中与碳作用生成碳化锆。

二氧化锆在加热时发出强烈的白光，曾用作灯丝和汽油灯的网罩。

熔融后的二氧化锆很硬，热膨胀系数很小，用它制作的搪瓷不会因温度骤变而破裂。

二氧化锆还可做高温坩埚、耐火器皿和炉衬。

还有一些二氧化锆使用在了口腔医院的义齿上，其坚固耐用也深受好评。

掺有氧化镁的二氧化锆可用于制造高温玻璃。

ZrO2成斜锆石型的是黄色或棕色单色斜晶体不溶于水、盐酸和稀硫酸，溶于热浓氢氟酸、硝酸和硫酸。

与碱共熔生成锆酸盐。

化学性质非常稳定。

用于制高级陶瓷、搪瓷、耐火材料。

可由锆英石与纯碱共熔，用水浸出锆酸钠，与盐酸作用成二氯氧化锆，再煅烧而制得。

分子结构式

性状白色重质无定形粉末。

无臭。

无味。

在1100℃以上形成四方晶体，在1900℃以上形成立方晶体。

一般常含有少量二氧化铪，与碳酸钠共熔生成锆酸钠，锆酸钠遇水能水解成氢氧化钠和几乎不溶于水的氢氧化锆。

溶于2份硫酸和1份水的混合液中，微溶于盐酸和硝酸，慢溶于氢氟酸，几乎不溶于水。

半数致死量（小鼠，腹腔）37mg/kg。

有刺激性。

相对密度5.85。

熔点2680℃。

沸点4300℃。

硬度次于金刚石。

用途

白热煤气灯罩、搪瓷、白色玻璃、耐火坩埚等的制造。

X射线照相。

研磨材料。

与钇一起用以制造红外线光谱仪中的光源灯,厚膜电路电容材料，压电晶体换能器配方。

纳米级氧化锆用作抛光剂、磨粒、压电陶瓷、精密陶瓷、陶瓷釉料和高温颜料的基质材料。

用于制金属锆和锆化合物、制耐火砖和坩锅、高频陶瓷、研磨材料、陶瓷颜料和锆酸盐等主要用于压电陶瓷制品、日用陶瓷、耐火材料及贵重金属熔炼用的锆砖、锆管、坩埚等。

也用于生产钢及有色金属、光学玻璃和二氧化锆纤维。

还用于陶瓷颜料、静电涂料及烤漆。

用于环氧树脂中可增加耐热盐水的腐蚀。

氧化锆纤维是一种多晶质耐火纤维材料。

相对密度5.6～6.9。

化学稳定性及抗氧化性能好，热导率小，具有抗冲击性、可烧结性等。

由于ZrO2物质本身的高熔点、不氧化和其他高温优良特性，使得ZrO2纤维具有比氧化铝纤维、莫来石纤维、硅酸铝纤维等其他耐火纤维品种更高的使用温度。

氧化锆纤维在1500℃以上超高温氧化气氛下长期使用，最高使用温度高达2200℃，甚至到2500℃仍可保持完整的纤维形状，并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不挥发、无污染，是目前国际上最顶尖的一种耐火纤维材料。

ZrO2的耐酸碱腐蚀能力大大强于SiO2和Al2O3。

不溶于水，溶于硫酸及氢氟酸；微溶于盐酸和硝酸。

能与碱共熔生成锆酸盐。

等离子喷涂二氧化锆热障涂层在航空及工业用燃气轮机上的应用已有很大进展,在一定限度内已经用于燃气轮机的涡轮部分。

由于这种涂层可以降低气冷高温部件的温度50～200℃,因此可以显著地改善高温部件的耐久性,或者容许提高燃气温度或减少冷却气体的需用量而保持高温部件目前所承受的温度不变,从而提高发动机的效率。

因其折射率大、熔点高、耐蚀性强，故用于窑业原料。

压电陶瓷制品有滤波器、扬声器超声波水声探测器等。

还有日用陶瓷（工业陶瓷釉药）、耐火材料、贵重金属熔炼用的锆砖及锆管等。

还用于钢、有色金属、光学玻璃、二氧化锆纤维、化妆品中作颜料。

[1]

质量标准

项目高纯级纳米级

Zr（Hf）O2≥99.9%≥99.7%

Na2O≤0.0005%≤0.01%

Fe2O3≤0.0005%≤0.005%

SiO2≤0.005%≤0.01%

TiO2≤0.001%≤0.0005%

贮存密封保存。

高纯

生产方法

1.氯氧化锆热解法锆英石与烧碱在650℃熔融，热水浸出熔融体，硅呈硅酸钠形态与锆酸钠分离。

再用硫酸处理，得硫酸锆溶液，进一步除杂质后加氨水，沉淀出氢氧化锆。

加盐酸溶解氢氧化锆，得到氯氧化锆，经蒸发浓缩、冷却结晶、粉碎、焙烧，即得二氧化锆成品；

　　另外，还可以将易提纯的锆化合物热分解或氧化分解，以制备高纯氧化锆。

　　2.将氧氯化锆（ZrCl2O·8H2O）用盐酸或甲醇重结晶，经高温煅烧，制得成品；

　　3.将四烷氧基锆蒸馏提纯，其蒸气在350～500℃分解，得成品；

　　4.将四氯化锆蒸馏提纯，其蒸气与过量氧气在1200℃反应，得二氧化锆；

　　5.胶体法在氧化锆溶液中，加入二氧化硅溶胶配成胶体溶液，经喷吹、拉丝法成型，经干燥后烧结成纤维；

　　6.挤压法将氧化锆溶胶或氧化锆粒子和增稠剂制成坯，利用液压或利用螺旋绞刀的推进作用将坯料从机型口挤出并成细丝，再经烧结固化即成纤维。

该法制得的纤维较粗，纤维的强度也较低；

　　7.浸渍法先将黏胶丝或整个织物长时间浸泡在氢氧化锆溶液中，使黏胶纤维溶胀，然后经热解、煅烧即得到具有一定拉伸强度的氧化锆纤维；

　　8.水解法以氧氯化锆为原料水解制备高纯超细二氧化锆，将0.2～0.3mol/L的高纯氧氯化锆溶液加去离子水水解，并长时间煮沸氧氯化锆溶液，使水解生成的氯化氢不断蒸发除去，水解反应在沸腾下进行50h以上，再过滤，用去离子水洗、干燥、煅烧粉碎，制得产品；

　　9.高温水解法将1mol/L的高纯氧氯化锆溶液喷入温度为1000℃的分解炉中，微小的氧氯化锆液滴先是水分蒸发，然后水解生成二氧化锆。

分解后的二氧化锆经旋风分离器收集，再经酸洗、水洗、烘干，得产品；

　　10.溶胶-凝胶法在锆醇[ZrO（C3H7）4]中加入醇和水，再加入催化剂，经充分混合后，开始分解，放置使其胶化及成黏稠液体，选择适当黏度，进行干燥再加热至500～1000℃，高温度纤维化烧成即得产品；

　　（补充：

溶胶凝胶法在锆的醇盐如ZrO（C3H7）4中加入醇和水，再加入酸作催化剂进行混合，开始进行加水分解反应，最后形成溶胶，然后进行聚合反应成为凝胶。

该凝胶为黏稠的液体，选择适当的黏度进行干燥纺丝，纤维化成一次纤维。

进一步在500～1000℃高温下加热，进行无机化处理，制得氧化锆纤维产品。

　　氧化锆纤维：

以乙酰丙酮、氧氯化锆为主要原料合成前驱体乙酰丙酮合锆聚合物，将其溶于甲醇获得纺丝液，利用干法纺丝获得连续前驱体纤维，热处理烧结获得氧化锆连续纤维。

）

　　11.醇盐水解法以四氯化锆、氨和丙醇为原料制备高纯超细二氧化锆，在苯溶剂存在下将高纯四氯化锆和丙醇、氨于5℃反应制得锆醇盐，经过滤分离除去氯化铵，再加水水解沉淀、过滤，于小于100℃干燥、煅烧、粉碎得产品，水解条件直接影响产品粒径、形状和凝聚状况。

该法可制得粒子大小和形状均匀、结构相单一的ZrO2。

[2]

氧化铝

氧化铝，又称三氧化二铝，式量102，通常称为“铝氧”，是一种白色无定形粉状物，俗称矾土。

基本信息

管制：

该品不受管制

分子结构图

名称：

中文名称：

铝氧，三氧化二铝；英文别名：

Aluminumoxide；俗称：

刚玉

化学式：

Al₂O₃

CASNo.：

1344-28-1

EINECS登录号：

215-691-6

式量：

101.96

性状：

难溶于水的白色固体,为中性氧化物。

无臭。

无味。

质极硬。

易吸潮而不潮解（灼烧过的不吸湿）。

两性氧化物，能溶于无机酸和碱性溶液中，几乎不溶于水及非极性有机溶剂。

相对密度（d204）4.0。

熔点约2000℃。

储存：

密封干燥保存。

SCRC100009

用途：

用作分析试剂。

有机溶剂的脱水。

吸附剂。

有机反应催化剂。

研磨剂。

抛光剂。

冶炼铝的原料。

耐火材料。

编辑本段质检指标

水中溶解物，%≤0.5

硅酸盐（SiO3）合格

碱金属及碱土金属，%≤0.50

重金属（以Pb计），%≤0.005

氯化物（Cl），%≤0.01

硫酸盐（SO4），%≤0.05

灼烧失量，%≤5.0

铁（Fe），%≤0.01

主要成分

氧化铝是将铝矾土原料经过化学处理，除去硅、铁、钛等的氧化物而制得，是纯度很高的氧化铝原料，Al₂O₃含量一般在99%以上。

矿相是由40%～76%的γ-Al₂O₃和24%～60%的α-Al₂O₃组成。

γ-Al₂O₃于950～1200℃可转变为α-Al₂O₃（刚玉），同时发生显著的体积收缩。

含有元素

铝和氧

化学性质

和酸反应

Al₂O₃+6HCL==2AlCl3+3H₂O

Al₂O₃+6H+==2Al3++3H₂O

和碱反应

Al₂O₃+2NaOH==2NaAlO₂+H₂O

Al₂O₃+2OH-==2AlO₂-+H₂O

总结

是典型的两性氧化物。

变体

Al₂O₃有多种变体，常见的是α，γ形都是白色晶体

自然界中的刚玉是α形属于六方最密堆积，熔点，硬度高，不溶于酸碱耐腐蚀，绝缘性好

将氢氧化铝与偏氢氧化铝或铝铵矾在723K共热可得γ形，不溶于水，但吸水性很强，有强吸附能力与催化活性

β形有离子传导能力，允许Na+通过

物理性质

InChI=1/Al.2O/rAlO₂/c2-1-3

式量101.96amu

熔点2303K

沸点3250K

真密度3.97g/cm3

松装密度：

0.85g/mL（325目~0）0.9g/mL（120目~325目）

晶体结构三方晶系（hex）

溶解性常温下不溶于水

导电性常温状态下不导电

Al₂O₃是原子晶体

热化学属性

ΔfH0liquid1620.57kJ/mol

ΔfH0solid1675.69kJ/mol

S0liquid，1bar67.24J/mol·K

S0solid50.9J/mol·K

安全性

食入：

低危险，易造成老年痴呆

吸入：

可能造成刺激或肺部伤害

皮肤：

低危险

眼睛：

低危险

在没有特别注明的情况下，使用SI单位和标准气温和气压。

氧化铝是铝和氧的化合物，化学式为Al₂O₃。

在矿业、制陶业和材料科学上又被称为矾土。

主要用途

红宝石、蓝宝石的主成份皆为氧化铝，因为其它杂质而呈现不同的色泽。

，蓝宝石则含有氧化铁和氧化钛而呈蓝色。

⒉在铝矿的主成份铁铝氧石中，氧化铝的含量最高。

工业上，铁铝氧石经由Bayerprocess纯化为氧化铝，再由Hall-Heroultprocess转变为铝金属。

⒊铝与空气中的氧气反应，生成一层致密的氧化铝薄膜覆盖在暴露于空气中铝表面。

⒋铝为电和热的良导体。

氧化铝的晶体形态因为硬度高，适合用作研磨材料及切割工具。

⒌氧化铝粉末常用作色层分析的媒介物。

⒍2004年8月，在美国3M公司任职的科学家开发出以铝及稀土元素化合成的合金制造出称为transparentalumin