纳米ZrO₂具有许多独特的物理化学性质,除广泛应用于传统的耐火材料和陶瓷颜料外,在特种陶瓷、能源、环境、材料等方面的应用也引起了广大化学工作者的重视。光学玻璃和二氧化锆纤维及锆催化剂,是本世纪应用前景最广阔的材料之一。 本论文应用溶胶-凝胶法与自组装技术,以廉价的十二烷基硫酸钠作为有机自组装介质,二氯氧锆为原料,成功地在直径为1.0mm左右的二氧化硅空心玻璃球表面组装了不同层数、不同含量的纳米二氧化锆,同时对其合成条件、自组装机理进行了探讨,并通过H₂SO₄酸化处理后得到了新型的纳米结构SO₄^2--ZrO₂/SiO₂超强酸催化剂,对其催化性能进行了初步研究。 主要包括以下几个方面的工作: （1） 利用溶胶-凝胶与自组装技术相结合,以二氯氧锆、乙酸为原料,阴离子表面活性剂作为自组装介质,制得了不同层数、不同含量、不同表面结构的核-壳型的纳米结构ZrO₂/SiO₂复合材料,探讨了不同的实验条件对于组装过程和组装结果的影响; （2） 对组装制得的样品进行XRD、SEM、IR、X射线能谱、TG-DTA等表征。研究结果表明:①自组装介质可改变纳米ZrO₂表面的微环境。在纳米ZrO₂表面的吸附量及表面吸附状态可通过控制其浓度来控制,控制不同的浓度纳米ZrO₂表面可带不同电荷。②随着组装次数的增加,ZrO₂的含量线性增加,致密性、均匀性增强;③控制不同的酸度、温度、反应时间、煅烧温度可制备不同晶型、不同表面形貌的纳米结构ZrO₂/SiO₂; （3） 以十二烷基硫酸钠作为自组装介质,通过十二烷基硫酸钠在ZrO₂上的吸附等温线的测定,结合Zeta电位、接触角以及红外图谱数据,研究了纳米结构ZrO₂/SiO₂的组装机理。结论是:在本论文实验条件下,SiO₂玻璃球表面带负电荷,与带正电的锆溶胶进行第一层自组装,随后带负电荷的十二烷基硫酸钠首先形成单分子层吸附,随后有机链通过非极性基团吸附,形成半胶团结构,极性基团向外,表面又荷一层负电荷,再依靠静电引力吸附溶胶中的荷正电的锆溶胶粒子。最终实现纳米ZrO₂在SiO₂空心玻璃球表面的组装。组装机理的研究对确定最佳的制备条件,控制反应过程提供了重要的理论指导; （4） 利用纳米结构SO₄^2--ZrO₂/SiO₂作为固体超强酸催化剂,对乙酸和正丁醇进行催化酯化实验。实验结果表明:使用组装一次的纳米结构ZrO₂/SiO₂粒子,选择用0.7M的硫酸浸渍5h进行酸化处理,450℃焙烧2h制得的超强酸催化剂的催化性能最好。这种