【原创】一文认识锆酸锂

中国粉体网讯  锆酸锂化合物（LixZryOz）具有多种化学组成和晶相结构，Wyers等人用ZrO₂和Li₂O作为反应物，研究了Li-Zr-O化合物的合成，可以得出：Li₂O-ZrO₂体系内有5种晶相化合物：四方相Li₂ZrO₃和单斜相Li₂ZrO₃，三斜相和单斜相Li₆Zr₂O₇及斜六方相Li₈ZrO₆。四方相Li₂ZrO₃为亚稳相，生成温度范围为650～700℃，当高于一定温度时会转化成单斜相晶体。Li₈ZrO₆和LiZr₂O₇均为高含锂化合物，具有优异的CO₂吸附性能。不同的锆酸锂（LixZryOz）化合物在能源和环境领域有着广泛的应用前景。

在锆酸锂化合物的多种组成中，Li₂ZrO₃是工业应用较广泛的材料。单斜相多的Li₂ZrO₃具有较高的锂原子密度，具有良好的热稳定性和导电性，因此Li₂ZrO₃在锂电池领域也有很多应用。四方相为主相的Li₂ZrO₃材料具有较好的吸附CO₂性能；粒径越小，表面积越大，气孔率越多，吸附越强。

Li₂ZrO₃的合成方法：高温固相法，软化学法及溶胶凝胶法等。

• 高温固相法：在高温下长时间焙烧才能得到良好的晶型，但易引入杂质，合成的材料粒径大，均匀性不好。

• 软化学方法：采用喷雾干燥法制备Li₂ZrO₃，粒径约为13nm，均一性好，但由于喷雾温度高，一次合成的材料量很少，在实际应用中受到限制。

• 溶胶凝胶法：制备纳米级锆酸锂最常用的方法，制备的晶粒粒径小、均匀且方法简单，但以醇盐为原料的溶胶凝胶法，因原料价格高且有毒而受到限制。

在制备锆酸锂材料时，低温区(500－700℃) 焙烧产物为四方相锆酸锂粉末，且含有相当数量的非晶态成分；在中温区(700－850℃)焙烧产物为四方相和单斜相锆酸锂的混合粉末；在高温区焙烧产物为单斜相锆酸锂粉末。四方相Li₂ZrO₃亚稳定，升高温度就会转变为稳定的单斜相。

锆酸锂材料的应用领域：

四方相Li₂ZrO₃在400～700℃下可以吸附CO₂；单斜相Li₂ZrO₃具有高锂原子密度和优良的氚释放行为，在锂电池领域和热核聚变反应装置中的氚增殖材料具有非常大的应用价值。

参考资料：

Wyers G P,Cordfunke E H P.Phase relations in the system Li₂O-ZrO₂.

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溶胶－凝胶法制备钴酸锂材料及其CO₂吸附性能