百科首頁(yè) > 正文

二氧化鋯（鋯的主要氧化物）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-19

來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )整理

精選百科

本文由作者推薦

二氧化鋯

鋯的主要氧化物

二氧化鋯（化學(xué)式：ZrO2），是鋯的主要氧化物，通常狀況下為白色無(wú)臭無(wú)味晶體，難溶于水、鹽酸和稀硫酸。一般常含有少量的二氧化鉿。化學(xué)性質(zhì)不活潑，但高熔點(diǎn)、高電阻率、高折射率和低熱膨脹系數的性質(zhì)，使它成為重要的耐高溫材料、陶瓷絕緣材料和陶瓷遮光劑，亦是人工鉆的主要原料。能帶間隙大約為5-7eV。

基本信息

中文名	二氧化鋯
CAS號	1314-23-4
別名	鋯酸酐氧化鋯
化學(xué)式	ZrO2
分子量	123.22

展開(kāi)

結構

二氧化鋯可用作鉆石的替代品

自然界中以少見(jiàn)的斜鋯石存在，為單斜晶系結構。高熔點(diǎn)的立方氧化鋯也是二氧化鋯晶型之一，自然界以等軸鈣鋯鈦礦（(Zr,Ti,Ca)O2）少量存在，但多為人工合成，用作鉆石的替代品。二氧化鋯還有另外一種四方晶系晶型。這三者之間的轉變溫度受雜質(zhì)影響很大，因此很難確定，大致可分常溫是單斜結晶，1170℃時(shí)轉為四角正方結晶，2370℃以上成為立方結晶。

性質(zhì)

物理性質(zhì)

性狀：白色重質(zhì)無(wú)定形粉末。無(wú)臭。無(wú)味。溶于2份硫酸和1份水的混合液中，微溶于鹽酸和硝酸，慢溶于氫氟酸，幾乎不溶于水。有刺激性。相對密度5.85。熔點(diǎn) 2680 ℃。沸點(diǎn)4300 ℃。硬度次于金剛石。

分子結構：低溫時(shí)為單斜晶系，在1100℃以上形成四方晶型，在1900℃以上形成立方晶型。

化學(xué)性質(zhì)

由灼燒二氧化鋯水合物或揮發(fā)性含氧酸鋯鹽所得的二氧化鋯為白色粉末，不溶于水；經(jīng)由輕度灼燒所得的二氧化鋯，比較容易被無(wú)機酸溶解；強熱灼燒所得的二氧化鋯只溶于濃硫酸和氫氟酸；經(jīng)過(guò)熔融重結晶的二氧化鋯只與氫氟酸作用。

二氧化鋯是一種兩性氧化物，與堿共熔可形成鋯酸鹽，但鋯酸鹽遇水容易水解為ZrO2·xH2O而沉淀。

二氧化鋯與碳和氯氣高溫反應，或者與四氯化碳反應，生成四氯化鋯及二氯氧化鋯，水解又得到二氧化鋯。它在電弧中與碳作用生成碳化鋯。

應用領(lǐng)域

一般用途

金屬鋯及其化合物的原料

用于制金屬鋯和鋯化合物、制耐火磚和坩鍋、高頻陶瓷、研磨材料、陶瓷顏料和鋯酸鹽等主要用于壓電陶瓷制品、日用陶瓷、耐火材料及貴重金屬熔煉用的鋯磚、鋯管、坩堝等。也用于生產(chǎn)鋼及有色金屬、光學(xué)玻璃和二氧化鋯纖維。還用于陶瓷顏料、靜電涂料及烤漆。用于環(huán)氧樹(shù)脂中可增加耐熱鹽水的腐蝕。

耐火材料

以二氧化鋯冒充水晶

氧化鋯纖維是一種多晶質(zhì)耐火纖維材料。由于ZrO2物質(zhì)本身的高熔點(diǎn)、不氧化和其他高溫優(yōu)良特性，使得ZrO2纖維具有比氧化鋁纖維、莫來(lái)石纖維、硅酸鋁纖維等其他耐火纖維品種更高的使用溫度。氧化鋯纖維在1500℃以上超高溫氧化氣氛下長(cháng)期使用，最高使用溫度高達2200℃，甚至到2500℃仍可保持完整的纖維形狀，并且高溫化學(xué)性質(zhì)穩定、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震、不揮發(fā)、無(wú)污染，是目前國際上最頂尖的一種耐火纖維材料。ZrO2的耐酸堿腐蝕能力大大強于SiO2和Al2O3。不溶于水，溶于硫酸及氫氟酸；微溶于鹽酸和硝酸。能與堿共熔生成鋯酸鹽。

燃氣輪機

等離子噴涂二氧化鋯熱障涂層在航空及工業(yè)用燃氣輪機上的應用已有很大進(jìn)展，在一定限度內已經(jīng)用于燃氣輪機的渦輪部分。由于這種涂層可以降低氣冷高溫部件的溫度50-200℃，因此可以顯著(zhù)地改善高溫部件的耐久性，或者容許提高燃氣溫度或減少冷卻氣體的需用量而保持高溫部件所承受的溫度不變，從而提高發(fā)動(dòng)機的效率。

陶瓷材料

因為氧化鋯的折射率大、熔點(diǎn)高、耐蝕性強，故用于窯業(yè)原料。壓電陶瓷制品有濾波器、揚聲器超聲波水聲探測器等。還有日用陶瓷（工業(yè)陶瓷釉藥）、貴重金屬熔煉用的鋯磚及鋯管等。納米級氧化鋯還可以用作拋光劑、磨粒、壓電陶瓷、精密陶瓷、陶瓷釉料和高溫顏料的基質(zhì)材料。

其他

此外氧化鋯可用于白熱煤氣燈罩、搪瓷、白色玻璃、耐火坩堝等的制造。X射線(xiàn)照相。研磨材料。與釔一起用以制造紅外線(xiàn)光譜儀中的光源燈，厚膜電路電容材料，壓電晶體換能器配方。

不法用途

以二氧化鋯粉末為原材料，經(jīng)化工場(chǎng)熔爐再結晶而制成人工合成品，冒充天然水晶，成本僅20港幣。

生產(chǎn)

生產(chǎn)方法

1.氯氧化鋯熱解法：鋯英石與燒堿在650℃熔融，熱水浸出熔融體，硅呈硅酸鈉形態(tài)與鋯酸鈉分離。再用硫酸處理，得硫酸鋯溶液，進(jìn)一步除雜質(zhì)后加氨水，沉淀出氫氧化鋯。加鹽酸溶解氫氧化鋯，得到氯氧化鋯，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、粉碎、焙燒，即得二氧化鋯成品；另外，還可以將易提純的鋯化合物熱分解或氧化分解，以制備高純氧化鋯。

2.膠體法：在氧化鋯溶液中，加入二氧化硅溶膠配成膠體溶液，經(jīng)噴吹、拉絲法成型，經(jīng)干燥后燒結成纖維。

3.擠壓法：將氧化鋯溶膠或氧化鋯粒子和增稠劑制成坯，利用液壓或利用螺旋絞刀的推進(jìn)作用將坯料從機型口擠出并成細絲，再經(jīng)燒結固化即成纖維。該法制得的纖維較粗，纖維的強度也較低。

4.浸漬法：先將黏膠絲或整個(gè)織物長(cháng)時(shí)間浸泡在氫氧化鋯溶液中，使黏膠纖維溶脹，然后經(jīng)熱解、煅燒即得到具有一定拉伸強度的氧化鋯纖維。

5.水解法：以氧氯化鋯為原料水解制備高純超細二氧化鋯，將0.2-0.3mol/L的高純氧氯化鋯溶液加去離子水水解，并長(cháng)時(shí)間煮沸氧氯化鋯溶液，使水解生成的氯化氫不斷蒸發(fā)除去，水解反應在沸騰下進(jìn)行50h以上，再過(guò)濾，用去離子水洗、干燥、煅燒粉碎，制得產(chǎn)品。

6.高溫水解法：將1mol/L的高純氧氯化鋯溶液噴入溫度為1000℃的分解爐中，微小的氧氯化鋯液滴先是水分蒸發(fā)，然后水解生成二氧化鋯。分解后的二氧化鋯經(jīng)旋風(fēng)分離器收集，再經(jīng)酸洗、水洗、烘干，得產(chǎn)品。

7.溶膠-凝膠法：在鋯醇[ZrO(C3H7)4]中加入醇和水，再加入催化劑，經(jīng)充分混合后，開(kāi)始分解，放置使其膠化及成黏稠液體，選擇適當黏度，進(jìn)行干燥再加熱至500-1000℃，高溫度纖維化燒成即得產(chǎn)品。

8.醇鹽水解法：以四氯化鋯、氨和丙醇為原料制備高純超細二氧化鋯，在苯溶劑存在下將高純四氯化鋯和丙醇、氨于5℃反應制得鋯醇鹽，經(jīng)過(guò)濾分離除去氯化銨，再加水水解沉淀、過(guò)濾，不小于100℃干燥、煅燒、粉碎得產(chǎn)品，水解條件直接影響產(chǎn)品粒徑、形狀和凝聚狀況。該法可制得粒子大小和形狀均勻、結構相單一的ZrO2。

9.將氧氯化鋯（ZrCl2O·8H2O）用鹽酸或甲醇重結晶，經(jīng)高溫煅燒，制得成品。

10.將四烷氧基鋯蒸餾提純，其蒸氣在350-500℃分解，得成品。

11.將四氯化鋯蒸餾提純，其蒸氣與過(guò)量氧氣在1200℃反應，得二氧化鋯。

制取工藝

工業(yè)用耐火材料的穩定氧化鋯，大多數用電熔法制取。在鋯英石電熔過(guò)程中加入碳及穩定劑氧化鈣，在除硅的同時(shí)，氧化鋯和氧化鈣作用生成固溶體，再經(jīng)粉碎和整粒處理，即可制得穩定氧化鋯。精細陶瓷所用的穩定和部分穩定氧化鋯一般采用濕法制取。目前最成熟和常用的是中和沉淀法，其制取工藝見(jiàn)圖。將提純過(guò)的氯氧化鋯用純水溶解，過(guò)濾除去不溶物，調整溶液中的鋯濃度，并加入需要量的氯化釔溶液（或其他稀土金屬或堿土金屬的氯化物溶液）后，加氨水中和沉淀。沉淀物用熱水洗滌后，再經(jīng)過(guò)濾、干燥和煅燒。煅燒產(chǎn)品經(jīng)粉碎等處理便可獲得超微細的穩定氧化鋯粉末。

部分穩定氧化鋯是控制加入穩定劑的量，使其不足以達到完全穩定而制得的。部分穩定氧化鋯具有高強度和抗熱震性能，在結構陶瓷中有著(zhù)相當廣泛的用途。

儲存運輸

應貯存于干燥庫房中，不可與強堿類(lèi)物品共貯混運。

流程圖

二氧化鋯

下圖為制取二氧化鋯流程

安全風(fēng)險

危險品標志：XiIrritant

刺激性物品RTECS號：ZH8800000

風(fēng)險術(shù)語(yǔ)

R36刺激眼睛。

R37刺激呼吸系統。

R36/37刺激眼睛和呼吸系統。

R36/37/38刺激眼睛、呼吸系統和皮膚。

安全術(shù)語(yǔ)

S26不慎與眼睛接觸后，請立即用大量清水沖洗并征求醫生意見(jiàn)。

S36穿戴適當的防護服。

S39戴護目鏡或面具

危險品運輸編號：UN19933/PG3

危險類(lèi)別：3

相關(guān)視頻

全部

633次播放01:05

自然界中穩定的防火材料——二氧化鋯

二氧化鋯相關(guān)的文章

晏曉陶（原TVB國語(yǔ)配音演員）

晏曉陶，女，原TVB國語(yǔ)配音演員，曾為多部電視劇和電影進(jìn)行配音。她的代表作品包括《神雕俠侶》《冤家易結不易解》《梁祝》以及2004年的《金枝欲孽》中的安茜。1994年，她為《梁祝》中的楊采妮配音，1996年為電影《甜蜜蜜》中的張曼玉配音。晏曉陶的丈夫是香港男高音歌唱家、國語(yǔ)配音演員黃河，他最為人所知

阿沙爾（伊拉克足球運動(dòng)員）

小編整理：阿沙爾（伊拉克足球運動(dòng)員）一般指阿德南·阿沙德，1987年10月4日出生于伊拉克，伊拉克職業(yè)足球運動(dòng)員，場(chǎng)上司職前鋒，現效力于伊拉克國家隊、薩德足球俱樂(lè )部。阿沙爾伊拉克足球運動(dòng)員阿沙爾，男，伊拉克足球運動(dòng)員。基本信息中文名阿沙爾國籍伊拉克性別男職業(yè)信

博斯騰湖（中國新疆的中國最大內陸淡水吞吐湖）

博斯騰湖位于新疆維吾爾自治區天山山脈南部、焉耆盆地東南部的博湖縣境內，湖泊面積為1646平方千米，是新疆面積最大的湖泊，也是中國最大的內陸淡水吞吐湖。

劉祜（東漢第六位皇帝）

漢安帝劉祜（hù）（94年－125年4月30日），東漢第六位皇帝。劉祜是清河孝王劉慶的兒子，與漢殤帝劉隆是堂兄弟，同為漢章帝劉炟（dá）的孫子。延平元年八月辛亥（106年9月21日）漢殤帝早夭，癸丑（106年9月23日）鄧太后與鄧騭擁立13歲的劉祜為帝，第二年改年號永初，后又四易年號，分別為元初、永

鳩摩羅什（中國佛教著(zhù)名譯經(jīng)家）

鳩摩羅什（公元343/344-413年）是佛教著(zhù)名譯經(jīng)學(xué)家，原名“Kumarajiva”，亦音譯為鳩摩羅耆婆、拘摩羅耆婆、究摩羅耆婆等，簡(jiǎn)稱(chēng)羅什、耆婆、什、什師，意譯為童壽，即“Kumara”在梵文中有“少年、童子”的意思，梵文“jiva”則有“壽命、生存”的意思。鳩摩羅什祖籍是天竺人，公元343或

華盛頓哥倫比亞特區（美利堅合眾國的首都）

華盛頓哥倫比亞特區本詞條是多義詞，共2個(gè)義項美利堅合眾國的首都華盛頓哥倫比亞特區，簡(jiǎn)稱(chēng)華盛頓，又稱(chēng)華都、華府，美利堅合眾國的首都，得名于美國首任總統喬治·華盛頓，靠近弗吉尼亞州和馬里蘭州，位于美國的東北部、中大西洋地區，是1790年作為首都而設置、由美國國會(huì )直接管轄的特別行政區劃，因此不屬于美國的任何一州。截至2016年，華盛頓市區面積177平方公里；2019年1月，人口約70萬(wàn)。華盛頓哥倫比亞特