氧化铝粉体制备

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1、氧化铝粉体的合成与表征1.国内外研宄现状及其基本情况氧化铝是一种具有多种形态的金属氧化物，主要晶型包括最常见的有a和y型，晶型的转变主要取决于温度。氢氧化铝或水合氧化铝加热到800摄氏度左右转化为y型氧化铝，1200摄氏度时转化为a型氧化铝。因氧化铝特殊的结构和性质特点，使其在电子、化工、航空航天等领域得到广泛的应用。随着高科技的发展，社会对新材料越来越重视，国内外工作者对新材料的开发与应用给予了极大的关注，各种具有特殊功能的材料也得到人们的重视。其屮，各种物质的超细化被人们认为是材料开发研宄的基础。所谓超细粉体通常是指尺度介于分子，原子和宏观物体之

2、间，粒度在（l-100）nm拖围内的微粒j。高纯超细氧化铝粉体是纯度在99.99%以上的超微细粉体材料，是二H•—世纪新材料中产量最大、产值最高、用途最广的尖端材料之一，高纯氧化铝粉体因其纯度高，粒径小，显示出丫常规材料所不具有的光、电、磁、热和机械特性，因而它作为一种新型功能材料广泛应用于光学、化工及特种陶瓷等多个领域l6j。W外关于氧化铝的研宄工作开展得比较早，技术也较先进。以下是一些具有代表性的研宄成果:在气相法中，美国的ChenYJ用气相法制备出粒径为30—一50run的无闭聚氧化铝纳米粒子；用气相热解法以三甲基铝A1（CH3）4UN20为原

3、料，加入c2n，作为反应敏化剂，采用C0:激光（c2n，在co2激光发射波长处有共振吸收）加热进行反应，然后1200——140（TC下进行热处理成功地合成了粒径为15——20nm的A1A粒子；日本专利用蒸发冷凝法，以氧化铝陶瓷（纯度为99.99%）作为蒸发源，放在一个压力为0。01Pa的真空器中，通入02，CO或C02，使压力保持在15Pa左右，用C02激光照射氧化铝陶瓷使之蒸发，蒸发出的氧化铝在气体中迅速冷却得到超细高纯氧化铝。在液相法屮，FcldcB用溶胶一一凝胶法，以异丁醇铝为前驱体，加入乙酰丙酮和硝酸铵，经水解、沉化形成凝胶，再经干燥、锻烧得

4、到粒径:为50nm的a-Al203粒子；法M的Eponthieu利用硝酸铝、二甲苯、tween80组成微乳液体系，制得了40—一50nm的氧化铝粒子。我国氧化铝的研究是从90年代开始的，当时主要集中在中科院和高等院校，在1990——2000年10年屮，屮国打破西方国家对屮国的封锁。己建立了多种物理、化学方法制备纳米材料。关于纳米氧化铝的研究也有一定的进展。王宏志等用络合物一一凝胶法在A1（NOs）3溶液中加入丙烯酰胺单体N，N•—亚甲基丙烯酰胺网络剂，在80°C聚合获得凝胶，经过干燥、锻烧得lOnm的a-Al203粉体。周曦亚采用均匀沉淀法，以硝酸铝

5、和脲为原料制的氢氧化铝凝胶，在用低表面张力的乙醇为脱水剂得到40nni以下的丫-Al203粒子；周恩绚等采用相转移分离法，在高速搅拌下，将硫酸铝铵溶液迅速加入到碳酸氢铵溶液中生成溶胶，再加表面活性剂Span和有机溶剂二甲苯，可知的粒径为20——30nm的a_Al203粒子。冯丽娟等以溶液蒸发法（超临界法）研究了无机盐一一有机溶剂（水和硝酸铝一一乙醇）体系中超细氧化铝的制备，所得产品为短纤维状微晶，其长轴为90mn，短轴为5nm。A前，氧化铝的制备主要停留在探索试验阶段，也进行了一些探索性的工业化水平的生产，但大多数制备方法得到的纳米氧化铝粒径分布较宽

6、，并且制备过程重复性差。还有很多基础性的工作需要投入大量的人力、物力来完成。2.氧化铝粉体的结构性质及应用氧化铝粉末是一种尺寸范围在1〜lOOnm的超细微粒。由于粉末粒径尺寸的减少，所以表现出量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等许多奇特效应，使其呈现出一系列新的物理化学性质，诸如：优良的机械力学性能、特殊的磁性能、高的导电率和扩散率、人的比表面积和很高的反应活性、吸收电磁波等性能。氧化铝形态复杂，是氢氧化铝脱水的产物，具有P,x,K,ri,Y,5,0,a八种晶型，不同晶型的氧化铝在各个工业部门屮有着广泛的应用。P,x型氧化铝用作气体

7、、液体和固体的干燥剂。y-Ai2o3属于立方面心紧密堆积构型，四角晶系，与尖晶石(MgAWX)结构十分相似。A广分布在尖晶石屮的8个四面体空隙和16个八面体空隙，相当于用2个Al3_取代了MgAlA尖晶石中的3个Mg2+的位置，所以也称为缺尖晶石结构。y-Al2O3是在400〜800°C温度内由水合氧化铝脱水形成的，这种A1A不溶于水，但能溶于酸或碱，加热至1273K,经一定保温时间，即转变为A1A，所以在高温下不稳定。丫-A1A是无序的，这种无序性主要由铝原子的无序性决定，正因为铝原子的无序性，控制其制备条件，可制得y-Al203t3Jon,y型氧

8、化铝用作加氢、脱氢、脱硫、裂化等石油化工中的催化剂及载体，橡胶、塑料和造纸中的填料；a型氧化铝又称钢玉，白色