Zirconia and Y-doped zirconia aerogels and xerogels

Fractal Solids and Surfaces Research Group, Department of Chemistry, Brunei University, Uxbridge Middx, UB8 3PH, UK, France.

Abstract

Zirconia and Y-doped zirconia aerogels and xerogels were synthesised via a sol-gel route using supercritical and hydrothermal techniques. The hydrothermal route produced primary ZrO₂ crystallites which were a mixture of monoclinic+tetragonal, while the supercritical route yielded amorphous particles prior to calcination. The preparation, structure, microchemistry, surface acidity and reactivity of ZrO₂ and YZrO₂ aerogels and xerogels are discussed here and specially the surface acidity and reactivity of the ZrO₂ depend upon the preparation route and the presence of Y : with Lewis and Bronsted acidity concentrations being increased by Y and supercritical rather than subcritical gel drying.

Résumé

Des aérogels de zircone pure et dopée à l’yttrium ont été synthétisés par voie sol-gel en utilisant les techniques supercritiques et hydrothermales. La voie hydrothermale conduit à la formation de particules primaires de ZrO₂ cristallisé constituées d’un mélange de phases tétragonale et moniclinique tandis que la voie supercritique conduit à des particules amorphes avant calcination. Les différents paramètres; synthèse, structure, microchimie, acidité de surface et réactivité des aérogels et xérogels de ZrO₂ ou Y-ZrO₂ sont discutés dans cette étude. On montre en particulier que l’acidité de surface et la réactivité de ZrO₂ dépendent du mode de synthèse et de la présence d’yttrium. Les acidités de Lewis et Bronsted augmentent avec le taux de Y et lorsque le séchage est effectué dans des conditions super critiques plutôt que sous critiques.