锆酸钡的制备与应用

发布日期:2025/4/22 17:38:51

简述

锆酸钡(BaZrO₃)属于立方钙钛矿结构，理论密度6.23g/cm³。熔点高达2690°C，热膨胀系数小，约为7.9 X KT6IT1 (30-1000°C )，低热容值，烧结活性低，从-269°C到1327°C没有相变，热稳定性好，是一种优异热涂层材料。另一方面，锆酸钡和钇钡铜氧超导体不发生化学反应，是生长钇钡铜氧超导体的理想坩祸材料。此外，锆酸钡热导率低，极端环境条件下机械和结构稳定性好，耐热冲击，抗热震性能好，是一种优异的高温隔热材料[1]。Y掺杂锆酸钡陶瓷是理论上最好的高温质子导体，它既有良好的化学稳定性，又有较高的晶粒电导率，是固体氧化物燃料电池电解质的重要候选材料[2]。

锆酸钡.jpg

制备方法

低温制备法

分别称取硝酸钡，硝酸锆，甘油和PVA，待用；将PVA加热溶解于去离子水中，再加入去离子水调节浓度，得PVA溶液，向其中加入甘油，搅拌调制得水相胶束液体；在水相胶束液体中加入硝酸钡和硝酸锆，搅拌，得到混合溶液；将混合溶液加热除去水分，得到胶状物；将胶状物煅烧，得纳米锆酸钡粉体。本发明制备工艺操作简单，制备条件温和，降低高温所需要的能耗，产品纯度高，颗粒分散性好，粉体粒径达到纳米级别，适合工业生产。本发明的纳米锆酸钡粉体材料可广泛应用于氢气传感器，固体氧化物燃料电池，氢浓差电池和氢泵中[3]。

微波水热法

将含锆离子的水溶液和含钡离子的水溶液混合，加入碱直至产生沉淀，得到前驱体浆料，再将前驱体浆料在温度为150～200℃，微波功率为500～800W，微波水热反应0.5～4h，产生经分离，干燥得到锆酸钡纳米粉体。本发明的方法具有反应时间短，操作简单，产物易分离，无需高温煅烧，所得产物具有结晶完好，颗粒大小均匀，分布范围窄等特点[4]。

应用

能源催化领域公开了一种原位镍掺杂的中空锆酸钡CO甲烷化催化剂。所述催化剂以锆酸钡为载体，氧化镍作为活性组分，采用水热合成法将活性组分氧化镍原位掺杂在锆酸钡的晶格中。所述催化剂各成分的质量百分比为：氧化镍为10~30%，余量为锆酸钡载体。本发明得到的催化剂具有催化剂制备简单，机械强度高，催化活性高，热稳定性好，抗积碳，抗烧结性能强和成本低廉的优点，可很好的适用于CO甲烷化反应[5]。

陶瓷型芯技术领域则报道了一种锆酸钡陶瓷型芯的制备方法和应用。制备方法包括以下步骤：将锆酸钡，蜂蜡和石蜡混合，得到锆酸钡陶瓷石蜡浆料；将所述锆酸钡陶瓷石蜡浆料压铸成型，得到锆酸钡陶瓷型芯素坯；将所述锆酸钡陶瓷型芯素坯埋粉烧结，得到锆酸钡陶瓷型芯。本发明提供的制备方法制备得到的锆酸钡陶瓷型芯具有较高的室温强度和高温稳定性，烧结前后具有较高的尺寸稳定性，适于高温度浇铸NbSi基合金涡轮叶片的使用，不会与NbSi基合金中的化学元素发生强烈反应，有效保证了NbSi合金空心叶片的内腔质量[6]。

半导体领域报道了一种在高温高压下制备得到的钇掺杂锆酸钡质子导体材料，该材料具有良好的化学稳定性，且致密度和机械强度也较高，烧结得到的样品适合作为固体电解质运用在高压水热体系中。相应的制备方法具有工艺简单，操作方便，反应时间短等优势，取得了很好的效果，适宜大规模推广应用[7]。