Bởi vậy dạng α Zirconi hiđroxit hoạt động hóa học hơn dạng β Zirconi hiđroxit.
Các dạng Zirconi hiđroxit (ZrO2.nH2O) không biểu lộ rõ tính axit và tính bazơ, vì chúng khơng tạo nên dung dịch thật với nƣớc, dung dịch axit và dung dịch kiềm loãng. Khi tác dụng với axit và kiềm, kết tủa hiđroxit chuyển sang dạng dung dịch keo chứa những hạt keo lớn ở dạng polyme đƣợc hiđrat hóa. Các hạt ZrO2.nH2O khơng tan trong dung dịch kiềm, khi tác dụng với dung dịch axit mạnh, đặc thƣờng khơng tạo muối trung hịa mà tạo muối oxo có cơng thức chung ZrOX2 (trong đó X= Cl-, Br-, I-, NO3- và SO42-).
Zr(OH)4+ 2HCl => ZrOCl2 + 3H2O
Từ dung dịch axit, có thể tách ra những hidrat tinh thể ZrOCl2.8H2O, xuất hiện ion tetrame[Zr4(OH)8(H2O)16]8+[7]:
Hình 1.5. Cấu trúc Ion tetrame[Zr4(OH)8(H2O)16]8+
Trong đó, Zr có số phối tr 8 và đƣợc liên kết với nhau qua nhóm cầu OH. Zirconi hiđroxit đƣợc điều chế bằng cách thủy phân các tetrahalogenua ZrX4 (X=Cl, Br, I), các muối oxo và các muối ziconat.
1.2.3. Zirconi oxit
1.2.3.1. Tính chất của zirconi oxit
Zirconi oxit (ZrO2) là chất rắn màu trắng, có độ bền hóa học cao, khơng tan trong nƣớc. Nguồn chính của zirconi oxit là zircon (ZrO2-SiO2; ZrSiO4) và
Baddelyit (ZrO2). Khoáng vật zircon phổ biến hơn nhƣng k m tinh khiết. Hàm lƣợng zirconi oxit trong baddelyit khoảng 96,5 – 98,5%, nên đƣợc dùng để tổng hợp zirconi tinh khiết.
a, Đặc tính tích điện bề mặt của ZrO2
Trong thời gian gần đây, có nhiều cơng trình tập trung nghiên cứu giải thích sự tƣơng tác hóa học giữa bề mặt oxit kim loại với chất lỏng và sự t ch điện bề mặt trong dung dịch.
Jovan B.Stankovic cùng các cộng sự[57] đã tổng hợp đƣợc zirconi oxit ở dạng vơ định hình, có điểm điện tích khơng pHpzc = 6,6 ± 0,1 trong NaCl và 6,9 ± 0,1 trong NaNO3. Sau khi hiđrat hóa, zirconi oxit có pHpzc giảm xuống 4,7 ± 0,3.
Khả năng t ch điện bề mặt và độ lớn của sự t ch điện phụ thuộc vào chất điện ly và pH của dung dịch. Sự phụ thuộc pH của bề mặt t ch điện của oxit kim loại trong nƣớc là yếu tố quan trọng để tìm ra điểm t ch điện khơng (pHpzc) của vật liệu. Ở pHpzc, bề mặt t ch điện dƣơng cân bằng với bề mặt t ch điện âm[76]. Sự có mặt các nhóm hiđroxyl trên bề mặt zirconi oxit đã làm tăng t nh t ch điện bề mặt của vật liệu trong nƣớc, do quá trình trao đổi proton giữa bề mặt zirconi oxit với các chất huyền phù trong nƣớc. Cân bằng sẽ đƣợc thiết lập bởi các tính chất axit - bazơ của chúng. Các nghiên cứu cho thấy giá trị pHpzc quyết định tính chất hóa học của các oxit kim loại. Các phản ứng xảy ra trên bề mặt của zirconi oxit dựa trên sự t ch điện bề mặt của các nhóm ≡Zr-OH bởi q trình proton hóa và đề proton hóa.
≡Zr-OH + H+
→ ≡ZrOH2+ pH < 7 (1.19)
≡Zr-OH →ZrO- + H+ pH >7 (1. 20)
Vì vậy, các hạt zirconi oxit sẽ t ch điện âm hay dƣơng tùy thuộc vào pH của dung dịch[76].
Ardizzone và các cộng sự[19] đã sử dụng phƣơng pháp chuẩn độ điện thế để tìm ra pHpzc của zirconi oxit nằm trong khoảng từ 4 – 8.
Hang Cui cùng các cộng sự[48] đã đánh giá đƣợc đặc tính cấu trúc hình dạng và k ch thƣớc của các hạt cầu nano ZrO2 nhƣ ở Hình 1.6[47].