* Tính chất vật lý và hóa học của ZrO2
Zirconi đioxit (ZrO2) có màu trắng, nhiệt độ nóng chảy cao 2850 ºC.
ZrO2 khá trơ về mặt hóa học, không tác dụng với nước, dung dịch axit loãng (trừ HF) và kiềm.
ZrO2 là một oxit lưỡng tính, có khả năng tác dụng chậm với axit khi đun nóng lâu và kiềm nóng chảy.
ZrO2 tan được trong HF loãng hoặc khi đun nóng lâu với dung dịch H2SO4 60 % trong bình hồi lưu.
ZrO2.nH2O → ZrO(OH)2 + (n - 1) H2O ZrO2 + 4HF o t H2[ZrOF4] + H2O ZrO2 + 2H2SO4 o t Zr(SO4)2↓ + 2H2O
Khi nung nóng chảy ZrO2 với kiềm thu được muối zirconat: ZrO2 + 2KOH K2ZrO3 + H2O
0
1000 1100 C
Muối K2ZrO3 bịthủy phân hoàn toàn theo phương trình: K2ZrO3 + 3H2O → Zr(OH)4↓ + 2KOH
* Trong công nghiệp, ZrO2 được điều chế từ zircon theo 5 giai đoạn:
Nấu chảy zircon trong NaOH.
ZrSiO4 + 4NaOH Na2ZrO3 + Na2SiO3 + 2H2O
Hoà tan sản phẩm phản ứng trong nước nóng, Na2SiO3 tan, còn Na2ZrO3
bị phân hủy tạo kết tủa Zr(OH)4.
Na2ZrO3 + 3H2O → Zr(OH)4↓ + 2NaOH
Chế hóa kết tủa với dung dịch HCl. ZrO2.H2O↓ + 2HCl → ZrOCl2 + 2H2O
Thêm NH3 vào dung dịch để kết tủa lại.
ZrOCl2 + 2H2O + 2NH3 → ZrO2.H2O↓ + 2NH4Cl
Nung kết tủa ở 900 oC thu được ZrO2. ZrO2.H2O → ZrO2 + H2O
* Tính chất quang xúc tác của ZrO2
Do khả năng trơ về mặt hóa học và khó nóng chảy nên ZrO2 được dùng làm chén nung, lớp lót trong của lò đốt ở nhiệt độ cao, làm lớp che phủ cản nhiệt và nó cũng là vật liệu thay thế phổ biến cho kim cương. Ở Pháp, các nhà khoa học sử dụng ZrO2 làm nguyên liệu điều chế kim loại nặng bằng năng lượng mặt trời.
ZrO2 là một chất bán dẫn loại n, được sử dụng rộng rãi trong một loạt các lĩnh vực công nghệ như sử dụng trong pin nhiên liệu, gốm kỹ thuật, chất xúc tác, hỗ trợ xúc tác, cảm biến oxi. ZrO2 có tính chất quang xúc tác, được sử dụng để xử lý các loại chất ô nhiễm hữu cơ dai dẳng, như chất tẩy rửa, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Các nghiên cứu về hạt nano ZrO2 cho thấy chúng có độ rộng vùng cấm lớn khoảng 3,1 eV, khả năng quang xúc tác khi được chiếu xạ UV.
0
t