氧化铪(HfO2)是一种白色晶体粉末,纯氧化铪以无定型状态、单斜晶体和四方晶系三种形式存在。在400℃以下煅烧氢氧化铪或氧氯化铪等不稳定的化合物可得到无定型氧化铪;继续加热至450~480℃时,会转化为单斜晶体;加热至1000~1650℃时,晶格常数逐渐增加,并进一步转化为四方晶系。在添加少量氧化镁、氧化钙或氧化锰等元素后,于1500℃以上可以形成面心立方晶格的固溶体,如8% ~ 20%的氧化钙可使晶格常数α从0.5082nm增加至0.5098nm;若添加量达到形成CaHfO3时,则晶体结构转化为菱形晶系。单斜晶体氧化铪的密度为9.68g/cm³,熔点3031K(3758℃),沸点5673K(5400℃)。
化学性质氧化铪的化学性质与氧化锆相似,其活性随煅烧温度升高而降低。无定型氧化铪容易溶解于酸中,但结晶型氧化铪在热盐酸或硝酸中不反应,仅溶于热浓氢氟酸和硫酸中;在1100℃下,氧化铪与铪酸锂作用;高于1500℃时,氧化铪与碱土金属氧化物、二氧化硅等生成铪酸盐和硅酸铪;在1800℃以上,则形成一系列固溶体。铪盐水解可得到两性氢氧化铪,在100℃下干燥即得HfO(OH)2,再升高温度转换为氧化铪。碳化过程中,Hf2O3与HfO形成。
简介二氧化铪是一种白色或灰色粉末。不溶于水、盐酸和硝酸及其他一般无机酸,在氢氟酸中缓慢溶解生成氟铪酸盐;在热浓硫酸或硫酸氢盐作用下生成硫酸铪;与碳在氯气存在下混合加热可得四氯化铪;与氟硅酸钾反应生成氟铪酸钾。
性质氧化铪为白色立方晶体,密度9.68g/cm³,熔点2758±25℃(3031K),沸点5400℃。其高熔点和较大的吸收截面使其在原子能工业中具有广泛应用价值。
产品特性与用途二氧化铪(HfO2)是一种介电常数较高的氧化物,因其较高的介电常数值(~20)、大的禁带宽度(~5.5 eV),以及在硅基底上的良好稳定性,在替代场效应晶体管中传统SiO2介电层方面被认为是非常理想的材料。随着互补金属氧化物半导体器件尺寸缩小至1μm以下,以二氧化硅为传统栅介质的技术面临芯片发热量增加、多晶硅损耗等问题;为了应对量子效应影响导致的漏电流数值升高问题,急需更可行的物质来取代二氧化硅作为栅介质。
用途二氧化铪用于生产金属铪和铪合金的原料,并用作耐火材料、抗放射性涂料及催化剂。通过加热铪与氧直接化合生成氧化铪,或通过其硫酸盐或草酸盐灼烧获得。