Figure 6. A generalized scheme of structural and chemical transformations  

of initial zirconium (IV) + Me(III) solutions while preparing nano-sized 

stabilized zirconia powders. 

 
Let us now take a closer look at the process of stabilized zirconia powder micro 

structure formation while preparing it from aqueous zirconium oxychloride solution by 
co-precipitation method. In this case polymerization processes which occur in aqueous 
medium could be interpreted as "tetramer-tetrameric interaction" and as interactions 
between complexes which are going on as polymerization process is progressing. 

It is known that tetrameric structure of aqueous zirconium oxychloride is stable 

in solution at high HС1 concentrations (<5 М). Under these conditions crystallization 
of zirconium dioxychloride salt occurs with formation of the same tetrameric structure 
which can be observed in aqueous solution of zirconium oxychloride. At mid-level 
HС1 concentrations (1–5 М) tetramers do not structurally interact. At low HCl 
concentrations (<1 М) an effect of automatic polymerization has been observed.  

Whatever the reasons may be behind tetramer structural interaction whether it is 

("outer") alkaline protolysis by adding OH groups to a salt solution or "kinetic" 
protolysis with chipping off the boundary ion pair and two tetramers of K

2

 complex 

from the tetramer. As they approach each other a new polymer complex is formed from 
two tetramers. 

Complexes K

8-8

 are primary particles when precipitating zirconium hydroxides 

with regular structure. These complexes are supramolecular structures with 
characteristic linear dimensions which are equivalent to dimensions of a polymer 
formed from four – ten tetramers. 

- 1409 -