12055-23-1 / 氧化鉿的主要應用

背景及概述^[1]

化學式HfO₂。分子量210.49。白色立方晶體。比重9.68。熔點2，758±25℃。沸點約5，400℃。單斜晶系的二氧化鉿在1，475～1，600℃足量氧氣氛中轉化為四方晶系。不溶于水和一般無機酸，但在氫氟酸中緩慢溶解。與熱的濃硫酸或酸式硫酸鹽作用形成硫酸鉿[Hf(SO₄)₂]，與碳混合后加熱通氯生成四氯化鉿(HfCl₄)，與氟硅酸鉀作用生成氟鉿酸鉀(K₂HfF₆)，與碳在1，500℃以上作用形成碳化鉿HfC。由鉿的碳化物、四氯化物、硫化物、硼化物、氮化物或水合氧化物直接高溫灼燒制取。

應用^[2-4]

氧化鉿可用作耐高溫材料。其應用舉例如下：

1）制備一種氧化鉿介電薄膜。包括如下步驟：稱取可溶性的鉿鹽，量取溶劑，配置濃度為0.01-0.5摩爾/升的氧化鉿前驅體溶液，經過0.1-3小時的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的氧化鉿前驅體溶液；制備氧化鉿薄膜：將氧化鉿前驅體溶液涂覆到清洗好的襯底上形成氧化鉿前驅體薄膜，進行50-150-℃的預熱處理，然后經過一定功率、時間和溫度的光波退火，根據氧化鉿薄膜的厚度要求可多次涂覆前驅體氧化鉿溶液并退火處理，即得到氧化鉿介電薄膜。本發明所得氧化鉿薄膜介電性能高，在晶體管、電容器等微電子領域有重要應用前景。通過本發明的工藝可以避免通常的高溫溶液工藝、工藝周期長或昂貴設備等，成本低，適合工業化大規模生產。

2）制備一種同質雙層氧化鉿減反膜，屬于光學薄膜技術領域。本發明在透明或半透明基底上依次沉積高折射率的致密氧化鉿層和低折射率的多孔氧化鉿層。兩層氧化鉿的折射率由電子束蒸鍍的入射角度控制，厚度根據基底不同而調節。本發明采用電子束蒸鍍方法，并且雙層減反膜由同種材料制成，制備成本低、效率高。該雙層氧化鉿減反膜對于可見光范圍內的多角度入射光均具有很好的減反增透能力，可用于降低窗板、觸屏電極或液晶顯示屏等表面的反射，具有廣泛的應用前景。

3）制備一種氧化鍺和氧化鉿雜化氣凝膠復合材料，方法包括將制備好的雜化溶膠浸滲到處理過的無機纖維材料中，經凝膠、充分老化后，再經超臨界干燥得雜化氣凝膠復合材料。本發明提供的技術方案制備工藝簡單、易操作，且首次制備出性能優異的氧化鍺和氧化鉿雜化氣凝膠；本發明提供的技術方案制備出高比表面積、低密度、高孔隙率的氧化鍺和氧化鉿雜化氣凝膠，其優異性能為比表面積350~450m2/g、密度0.13~0.20g/m3、孔隙率80~90%；本發明提供的氣凝膠復合材料在1000℃下的熱導率小于0.035w/m·k，收縮率小于3.4%；本發明提供的技術方案，拓寬了氧化鍺材料的發展和應用。

制備^[5]

一種高純低鋯氧化鉿的制備方法，該方法步驟如下：

(1)配制合格的硫酸鉿料液：以氧化鉿為原料，依次經堿熔、鹽酸溶解、結晶除雜、沉淀、過濾、烘干，然后再經H⁺濃度為9mol/L的硫酸溶液溶解，調整硫酸鉿料液中H⁺濃度為2.5mol/L，HfO₂濃度為50g/L，硫酸鉿料液體積為15升；

(2)萃取劑由工業級N₂₃₅復配工業級A₁₄₁₆和工業級磺化煤油而成，萃取劑各組分按體積分數如下：N₂₃₅：20％，A₁₄₁₆：7％，磺化煤油：73％，采用上述萃取劑進行三級萃取，分離硫酸鉿料液中的鋯鉿，得到低鋯硫酸鉿萃取余液，具體如下：硫酸鉿料液與萃取劑體積比為1∶1，萃取劑經兩級酸化，再與步驟(1)中的硫酸鉿料液混合30分鐘，進行第一級萃取，分層后分離有機相和水相，水相直接用于下一級萃取處理，有機相經兩級反萃，兩級有機相再生得再生后有機相，再生后有機相經兩級酸化后用于下一級萃取操作，如此反復，進行三次萃取；

上述操作中，兩級酸化操作如下：萃取劑兩次與等體積H⁺濃度為2.5mol/L硫酸溶液攪拌混合30分鐘、分相，分相后水相可加酸調整酸度后為下次酸化用酸；

上述操作中，兩級反萃，兩級有機相再生操作如下：有機相兩次與等體積H⁺濃度為2mol/l鹽酸溶液攪拌混合30分鐘、分相，經兩級反萃后的有機相兩次與等體積質量分數為5％的碳酸鈉水溶液攪拌混合30分鐘、分相，得再生后有機相；

(3)經過三級萃取后的低鋯硫酸鉿萃取余液依次經氨水沉淀、漂洗、烘干、鹽酸浸出、結晶提純、氨水沉淀、漂洗、烘干、煅燒，得到高純低鋯氧化鉿產品。

主要參考資料

[1] 化學詞典

[2] CN201610821754.2一種氧化鉿介電薄膜的低溫液相制備方法

[3] CN201610038773.8一種同質雙層氧化鉿減反膜及其制備方法

[4] CN201610066785.1一種氧化鍺和氧化鉿雜化氣凝膠復合材料的制備方法

[5] CN200910242277.4一種高純低鋯氧化鉿的制備方法