一、立方氧化鋯是什么材質
立方氧化鋯又名蘇聯(lián)石,是人工合成寶石,最早由蘇聯(lián)人研制成功,故名蘇聯(lián)石。亦被稱作“方晶鋯石”或“蘇聯(lián)鉆”, 是二氧化鋯晶體的一種。氧化鋯天然存在時大部份為單斜晶體,主要以礦物“斜鋯石”存在。以立方單晶體存在的氧化鋯在天然中極為罕有,可以通過人工方法合成,被廣泛用作鉆石的代替品。
立方氧化鋯與鉆石一樣,都為立方晶體。在正常壓力之下,二氧化鋯的穩(wěn)定晶體為單斜晶體(mono-clinic),因此在合成立方氧化鋯的過程中,需要加入份子量為10至15%的金屬氧化物(通常氧化釔或氧化鈣)作為安定劑。不同的生產方法會加入不同份量的安定劑,故此立方氧化鋯的物理及光學特質會稍為有所不同。
立方氧化鋯的密度頗高,比重為5.6至6.0。其硬度達8.5,雖低于鉆石,但已超過大部份天然寶石。其折射指數(shù)為2.15至2.18,表面有金剛光澤。色散指數(shù)達0.058至0.066,超過鉆石。立方氧化鋯無解理(Cleavage),斷口為貝殼狀(Conchoidal fracture),屬于易碎。在短波紫外線下呈黃、黃綠螢光,于長波紫外線下螢光不明顯。
二、合成立方氧化鋯的方法有哪些
1、氫氧化鋯煅燒法
氫氧化鋯煅燒法是一種常見的合成立方氧化鋯的方法。該方法的原理是先制備氫氧化鋯,在高溫下進行煅燒,使其轉化為立方氧化鋯。
具體操作方法如下:首先制備氫氧化鋯沉淀,在常溫下進行干燥。然后將干燥的氫氧化鋯沉淀在高溫下進行煅燒,煅燒溫度通常為1200℃以上。經過一定時間的煅燒,氫氧化鋯會轉變?yōu)榱⒎窖趸啞?/p>
優(yōu)點是合成的氧化鋯純度高,晶體結構完整,機械性能優(yōu)異,因此應用十分廣泛。但是,這種方法的缺點在于煅燒溫度高,需要耗費較多能源,同時操作難度大,需要嚴格控制反應條件。
2、碳酸氫銨沉淀法
碳酸氫銨沉淀法是一種常用且容易操作的合成立方氧化鋯的方法。該方法的原理是將氯化鋯和碳酸氫銨反應,得到氫氧化鋯沉淀,再將其煅燒得到立方氧化鋯。
具體操作方法如下:將氯化鋯和碳酸氫銨共同溶解在水中,調節(jié)pH值后,會出現(xiàn)氫氧化鋯的沉淀。然后將氫氧化鋯沉淀在高溫下進行煅燒,煅燒溫度通常為1000~1200℃。經過一定時間的煅燒,氫氧化鋯會轉變?yōu)榱⒎窖趸啞?/p>
優(yōu)點是合成方法簡單,易于操作,并且可以得到高純度的立方氧化鋯。但是,缺點在于反應系統(tǒng)易受雜質影響,同時前期需要對反應條件進行嚴格的控制。
3、水解法
水解法是一種新型的合成立方氧化鋯的方法。該方法是在高壓水中通過水解反應合成立方氧化鋯。
具體操作方法如下:將氯化鋯和水加入到反應釜中,設置一定的壓力和溫度,在高壓水中進行水解反應。反應結束后,放出高壓水,將反應物經過過濾和洗滌等處理,得到立方氧化鋯。
這種方法的優(yōu)點在于操作簡單,不需要高溫煅燒,能夠獲得高度純化的立方氧化鋯,且生產過程中無污染、無二次污染等問題。但是,該方法的缺點在于設備要求高、反應條件需嚴格控制、成本相對較高。