12055-23-1 / 氧化鉿的主要應(yīng)用

背景及概述^[1]

化學(xué)式HfO₂。分子量210.49。白色立方晶體。比重9.68。熔點(diǎn)2，758±25℃。沸點(diǎn)約5，400℃。單斜晶系的二氧化鉿在1，475～1，600℃足量氧氣氛中轉(zhuǎn)化為四方晶系。不溶于水和一般無(wú)機(jī)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(yīng)用^[2-4]

氧化鉿可用作耐高溫材料。其應(yīng)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(qū)體溶液，經(jīng)過(guò)0.1-3小時(shí)的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的氧化鉿前驅(qū)體溶液；制備氧化鉿薄膜：將氧化鉿前驅(qū)體溶液涂覆到清洗好的襯底上形成氧化鉿前驅(qū)體薄膜，進(jìn)行50-150-℃的預(yù)熱處理，然后經(jīng)過(guò)一定功率、時(shí)間和溫度的光波退火，根據(jù)氧化鉿薄膜的厚度要求可多次涂覆前驅(qū)體氧化鉿溶液并退火處理，即得到氧化鉿介電薄膜。本發(fā)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(lǐng)域有重要應(yīng)用前景。通過(guò)本發(fā)明的工藝可以避免通常的高溫溶液工藝、工藝周期長(zhǎng)或昂貴設(shè)備等，成本低，適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

2）制備一種同質(zhì)雙層氧化鉿減反膜，屬于光學(xué)薄膜技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)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(jù)基底不同而調(diào)節(jié)。本發(fā)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(duì)于可見光范圍內(nèi)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(yīng)用前景。

3）制備一種氧化鍺和氧化鉿雜化氣凝膠復(fù)合材料，方法包括將制備好的雜化溶膠浸滲到處理過(guò)的無(wú)機(jī)纖維材料中，經(jīng)凝膠、充分老化后，再經(jīng)超臨界干燥得雜化氣凝膠復(fù)合材料。本發(fā)明提供的技術(shù)方案制備工藝簡(jiǎn)單、易操作，且首次制備出性能優(yōu)異的氧化鍺和氧化鉿雜化氣凝膠；本發(fā)明提供的技術(shù)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(yōu)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(fā)明提供的氣凝膠復(fù)合材料在1000℃下的熱導(dǎo)率小于0.035w/m·k，收縮率小于3.4%；本發(fā)明提供的技術(shù)方案，拓寬了氧化鍺材料的發(fā)展和應(yīng)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(jīng)堿熔、鹽酸溶解、結(jié)晶除雜、沉淀、過(guò)濾、烘干，然后再經(jīng)H⁺濃度為9mol/L的硫酸溶液溶解，調(diào)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(yè)級(jí)N₂₃₅復(fù)配工業(yè)級(jí)A₁₄₁₆和工業(yè)級(jí)磺化煤油而成，萃取劑各組分按體積分?jǐn)?shù)如下：N₂₃₅：20％，A₁₄₁₆：7％，磺化煤油：73％，采用上述萃取劑進(jìn)行三級(jí)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(jīng)兩級(jí)酸化，再與步驟(1)中的硫酸鉿料液混合30分鐘，進(jìn)行第一級(jí)萃取，分層后分離有機(jī)相和水相，水相直接用于下一級(jí)萃取處理，有機(jī)相經(jīng)兩級(jí)反萃，兩級(jí)有機(jī)相再生得再生后有機(jī)相，再生后有機(jī)相經(jīng)兩級(jí)酸化后用于下一級(jí)萃取操作，如此反復(fù)，進(jìn)行三次萃??；

上述操作中，兩級(jí)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(diào)整酸度后為下次酸化用酸；

上述操作中，兩級(jí)反萃，兩級(jí)有機(jī)相再生操作如下：有機(jī)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(jīng)兩級(jí)反萃后的有機(jī)相兩次與等體積質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的碳酸鈉水溶液攪拌混合30分鐘、分相，得再生后有機(jī)相；

(3)經(jīng)過(guò)三級(jí)萃取后的低鋯硫酸鉿萃取余液依次經(jīng)氨水沉淀、漂洗、烘干、鹽酸浸出、結(jié)晶提純、氨水沉淀、漂洗、烘干、煅燒，得到高純低鋯氧化鉿產(chǎn)品。

主要參考資料

[1] 化學(xué)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(zhì)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(fù)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