ソルボサーマル法によるジルコニアおよびジルコニア固溶体の合成

溶剂热法合成氧化锆及氧化锆固溶体

基本信息

批准号：
09215221
负责人：
井上正志
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

各種有機溶媒中でのジルコニウムアルコキシドの分解挙動を検討した。グリコールの反応では、生成物の物性は用いたグリコールにより大きく影響を受け、無極性有機溶媒中の反応では、アルコキシドのアルキル基の構造により大きく影響を受けた。この結果は原料のアルコキシドまたは中間体のグリコキシドC-O結合の解裂が律速であることより説明できた。希土類酢酸塩とジルコニウムn-プロポキシドを1,4ブタンジオール(1,4-BG)中300℃で反応させることにより、ジルコニアー希土類酸化物固溶体が直接合成できた。生成物は粒径約40Åの微細な一次粒子の凝集体であった。イットリアの固溶量の少ない領域では、乾燥段階で一次粒子が強く凝集して閉細孔を形成するため、実測した表面積は、一次粒子径より計算した表面積よりかなり小さな値となった。この領域では、乾燥条件により生成物の表面積は大きく変わり、マイクロ波照射で乾燥した場合に最も大きい表面積を持つ生成物が得られた。強く凝集した粒子を熱分析すると、約730℃で発熱して重量増加し、その後吸熱して重量減少することを見出した。これは閉細孔内で生成した炭素種が固溶体の格子酸素を介して酸化される過程と、二酸化炭素が系外に噴出する過程によると考えられた。ガラス板および焼結アルミナを基板として種々の方法でジルコニア薄膜の合成を試みた。ジルコニウムアルコキシドの1,4-BG中の反応では、基板上にジルコニアの粒子が生成が確認されたが薄膜にはならなかった。これに対し、ジルコニウムイソプロポキシドのトルエン中や、1-ブタノール中での反応において、基板をオートクレーブ内の気相部分に置いたとき、基板上に一様にジルコニア層を析出させることができた。1-ブタノールを用いた場合には、超臨界条件でCVDを行ったことに相当する。

研究了醇锆在各种有机溶剂中的分解行为。在二醇反应中，产物的物理性质很大程度上受所用二醇的影响，而在非极性有机溶剂中的反应中，产物的物理性质受醇盐烷基结构的影响很大。该结果可以通过原料醇盐或中间体二醇盐的C-O键的限速裂解来解释。将醋酸稀土与正丙醇锆在1,4丁二醇(1,4-BG)中于300℃下反应直接合成氧化锆稀土氧化物固溶体。该产品是粒径约为 40 埃的细小的初级颗粒的聚集体。在氧化钇固溶量较少的区域，初级颗粒在干燥阶段强烈聚集，形成闭孔，因此测量的表面积远小于由初级颗粒直径计算的表面积。在该区域中，产品的表面积根据干燥条件的不同而变化很大，其中通过微波照射干燥时获得的产品的表面积最大。当我们对强聚集颗粒进行热分析时，我们发现它们在约 730°C 时产生热量并增加重量，然后吸收热量并减少重量。这被认为是由于闭孔内产生的碳物质被固溶体中的晶格氧氧化的过程，以及二氧化碳被排出系统外的过程。我们尝试以玻璃板和烧结氧化铝为基材，采用各种方法合成氧化锆薄膜。在1，4-BG中的醇锆的反应中，观察到在基板上形成氧化锆颗粒，但没有形成薄膜。相反，在异丙醇锆在甲苯或1-丁醇中的反应中，当将基材放置在高压釜的气相部分中时，氧化锆层可以均匀地沉积在基材上。当使用1-丁醇时，这对应于超临界条件下的CVD。