柠檬酸对铝酸锌纳米粉体烧结性能的影响(2)

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3.2 烧失率 17

3.3 烧成收缩率 18

3.4 气孔率 18

3.5 吸水率 19

3.6 ZnAl2O4陶瓷的显微结构 21

第四章结论 22

致谢 23

参考文献 24

第一章引言

1.1课题的背景和意义

ZnAl2O4的绝缘性、耐磨性、紫外阻隔性及热稳定性好,耐腐蚀，热膨胀系数小、机械强度高,因而在催化剂、涂层材料、高温陶瓷等领域应用广泛，电子产品的绝缘器件应用ZnAl2O4后性能优良，也用作一些金属材料的陶瓷保护膜，耐火材料中应用较多, 用ZnAl2O4制作的短波长晶体材料性能非常优良。目前可通过几种不同的方法制备ZnAl2O4,但制备的纳米ZnAl2O4的粒径大小分布不均匀,主要是由于ZnAl2O4在晶型转变过程中颗粒容易团聚,国内外专家、学者正在解决降低 ZnAl2O4 晶型转变温度、提高粉体之间的距离、克服团聚等问题, 在合成超细ZnAl2O4纳米粉体方面做了大量研究工作。近几年研究表明低温燃烧合成能够有效解决这类问题。

二十世纪八十年代，印度科学家首次应用低温燃烧法，成功制备出纳米材料。到目前为止已研究出几十种纳米氧化物及其衍生物。俄罗斯对低温燃烧法的研究较早，用此方法在合成纳米材料方面取得重要成果，和印度在该领域一直保持领先水平。由于该方法有反应速度快、成本低、节约能源、过程容易控制等优点，低温燃烧法迅速受到世界各国材料研究人员的青睐。中国、美国、日本、澳大利亚等国也投入大量科研力量进行这方面的研究。目前科学家们用低温燃烧法合成的纳米材料主要是氧化物和复合氧化物，很少用该方法成功合成非氧化物。我国的低温燃烧合成水平较高，中国科学院上海硅酸盐研究所、清华大学、北京科技大学、中国科学技术大学等已进行了大量研究[1]。清华大学在用低温燃烧法合成有关燃料电池的纳米材料取得重要进展。虽然我国开展低温燃烧合成的时间较早且取得了大量科研成果，但在工业生产上还有许多问题有待解决。我国对此也提出了相关政策，一些科研单位将采取产学研结合的方式将科研成果与大规模工业生产相结合。

目前为止，有小部分科研人员研究ZnAl2O4纳米粉体，在研究的过程中能够参考的文献相对较少，本文希望研究前驱体溶胶中柠檬酸的量对ZnAl2O4纳米粉体的烧失率、物相组成、颗粒形貌和粒径及ZnAl2O4陶瓷的烧成收缩、吸水率、气孔率、显微结构的影响。基于上述考虑，确定前驱体溶胶中柠檬酸的量对ZnAl2O4纳米粉体烧结性能影响的课题。源-自/751+文,论`文'网]www.751com.cn

1.2 ZnAl2O4纳米粉体的国内外研究进展

近年来，科研人员开始关注对ZnAl2O4纳米粉体的研究。Duan等科研人员采用传统的溶胶—凝胶法，在前驱体溶胶中以HNO3为催化剂，成功制备出7-20nm的纳米ZnAl2O4晶体[2]。Zawadzki等科研人员用改进后的溶胶—凝胶法，成功制备出1-15nm的ZnAl2O4纳米粉体，应用于催化剂和高科技陶瓷材料等领域后取得了良好的效果。Chen等以ZnO和Al2O3粉末为原料,以碱金属氯化物为辅助原料利用界面反应在700-1000℃之间制备了ZnAl2O4粉。低溶点、低粘度的盐以降低合成纳米ZnAl2O4的温度将是以后研究的方向。Shi等先用传统的水热法制得γ-AlO(OH)，再将Al（NO）3溶于γ-AlO(OH)悬浮液中水热合成沉淀物，用去离子水反复洗涤干净后，干燥后得到ZnAl2O4结构。当温度高于215℃时制得的ZnAl2O4纯度高，杂质少。Kumar K等探索出一种制备铝酸锌纳米薄膜的新方法，研究了纳米尺寸随浓度的变化[3]。Grabowska J等用气相法在蓝宝石基板上制备出亚微米结构的ZnAl2O4结构。由于ZnAl2O4纳米材料所具有的特殊物理化学性能，已成为越来越多的研究者的研究热点，目前的研究工作主要还集中在复杂结构纳米ZnAl2O4的制备以及催化剂与高温陶瓷材料的应用等领域。此后，科学家们纳米ZnAl2O4粉、棒的基础上，探索掺杂等方式制备具有独特性能的纳米ZnAl2O4。Zawadzki等成功制备出具有ZnO内核的ZnAl2O4纳米粉体，并对其性能进行了研究[4]。Grabowska J成功制备出ZnAl2O4纳米棒上掺杂金属铕的结构，并对其光学性能进行了研究[5]。