立方氧化锆是什么材质 合成立方氧化锆的方法有哪些

一、立方氧化锆是什么材质

立方氧化锆又名苏联石，是人工合成宝石，最早由苏联人研制成功，故名苏联石。亦被称作“方晶锆石”或“苏联钻”， 是二氧化锆晶体的一种。氧化锆天然存在时大部份为单斜晶体，主要以矿物“斜锆石”存在。以立方单晶体存在的氧化锆在天然中极为罕有，可以通过人工方法合成，被广泛用作钻石的代替品。

立方氧化锆与钻石一样，都为立方晶体。在正常压力之下，二氧化锆的稳定晶体为单斜晶体（mono-clinic），因此在合成立方氧化锆的过程中，需要加入份子量为10至15%的金属氧化物（通常氧化钇或氧化钙）作为安定剂。不同的生产方法会加入不同份量的安定剂，故此立方氧化锆的物理及光学特质会稍为有所不同。

立方氧化锆的密度颇高，比重为5.6至6.0。其硬度达8.5，虽低于钻石，但已超过大部份天然宝石。其折射指数为2.15至2.18，表面有金刚光泽。色散指数达0.058至0.066，超过钻石。立方氧化锆无解理（Cleavage），断口为贝壳状（Conchoidal fracture），属于易碎。在短波紫外线下呈黄、黄绿萤光，于长波紫外线下萤光不明显。

二、合成立方氧化锆的方法有哪些

1、氢氧化锆煅烧法

氢氧化锆煅烧法是一种常见的合成立方氧化锆的方法。该方法的原理是先制备氢氧化锆，在高温下进行煅烧，使其转化为立方氧化锆。

具体操作方法如下：首先制备氢氧化锆沉淀，在常温下进行干燥。然后将干燥的氢氧化锆沉淀在高温下进行煅烧，煅烧温度通常为1200℃以上。经过一定时间的煅烧，氢氧化锆会转变为立方氧化锆。

优点是合成的氧化锆纯度高，晶体结构完整，机械性能优异，因此应用十分广泛。但是，这种方法的缺点在于煅烧温度高，需要耗费较多能源，同时操作难度大，需要严格控制反应条件。

2、碳酸氢铵沉淀法

碳酸氢铵沉淀法是一种常用且容易操作的合成立方氧化锆的方法。该方法的原理是将氯化锆和碳酸氢铵反应，得到氢氧化锆沉淀，再将其煅烧得到立方氧化锆。

具体操作方法如下：将氯化锆和碳酸氢铵共同溶解在水中，调节pH值后，会出现氢氧化锆的沉淀。然后将氢氧化锆沉淀在高温下进行煅烧，煅烧温度通常为1000～1200℃。经过一定时间的煅烧，氢氧化锆会转变为立方氧化锆。

优点是合成方法简单，易于操作，并且可以得到高纯度的立方氧化锆。但是，缺点在于反应系统易受杂质影响，同时前期需要对反应条件进行严格的控制。

3、水解法

水解法是一种新型的合成立方氧化锆的方法。该方法是在高压水中通过水解反应合成立方氧化锆。

具体操作方法如下：将氯化锆和水加入到反应釜中，设置一定的压力和温度，在高压水中进行水解反应。反应结束后，放出高压水，将反应物经过过滤和洗涤等处理，得到立方氧化锆。

这种方法的优点在于操作简单，不需要高温煅烧，能够获得高度纯化的立方氧化锆，且生产过程中无污染、无二次污染等问题。但是，该方法的缺点在于设备要求高、反应条件需严格控制、成本相对较高。