[精品]纳米氧化铝的研究

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1、纳米氧化铝的研究【摘要】纳米科学与技术是21世纪的三大高科技之一，纳米科学与技术将对其他学科、产业和社会产生深远的影响。因此，本文从整体出发，着重地从结构、性能、用途、制备等方面综合性研究，从而更能深刻地了解与认识纳米氧化铝材料，不但可以为其更深度地研究提供有用的参考，更重要地是为社会的蓬勃发展做出应有的贡献。【关键字】纳米氧化铝结构性能用途制备0引言近年來，纳米氧化铝材料备受到人们普遍关注，由于这种材料的晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平，细化晶界数量大幅度增加，可使材料的强度、韧性和超塑性大为

2、提高，并对材料的电学、热学、光学和磁学等性能产生重要影响。纳米氧化铝材料广阔的应用前景引起了世界各国科技界和产业界的高度关注，因此作为21世纪具有发展前途的功能材料和结构材料之一，纳米氧化铝材料一直都是纳米材料研究领域的热点之一。1纳米氧化铝的结构与晶型A12O3有11种同质异晶体，常见的有三种即：a-A12O3、卜A12O3、Y-A12O3,为含碱金属氧化物的铝酸盐。P-A12O3、Y-A12O3晶型在1000〜1600（）C儿乎完全转变为a-A12O3。1.1a-A12O3a-A12O3属六方晶系，氧

3、离子近似于六方密堆排列，A13+占据2/3的八面体空隙。密度3.95~4.10g/cm3o熔点为2050°C，沸点为3000°C。ct-A12O3为B然界中唯一存在的晶型，白然界天然存在的oc型氧化铝晶体叫做刚玉。刚玉硬度为9,仅次于钻石（钻石的硬度为10）。天然刚玉一般都含有微量元素杂质，主要有铮、钛、猛、筑等因此使刚玉带有不同颜色，如黄灰、蓝灰、红、蓝、紫、绿、棕、黑色等。刚玉的晶体形态常呈桶状、柱状或板状，晶形大多都较完整，具玻璃光泽至金刚光泽。1.1Y-A12O3Y-A12O3属立方晶系，尖晶石结

4、构，氧离子形成立方密堆积，A134-填充在间隙中oY-A12O3密度3.42〜3.62g/cm3,高温下不稳定?1000oC以上缓慢转变为a-A12O3,至iJ1450oC这一转变过程完成。过程中放热32.8kJ/mol,体积收缩14.3%o为水铝矿（A12O3・H2O或A12O3-3H2O）或氢氧化铝加热屮生成的过渡氧化铝。比表面积很大，对其它物质具有良好的附着力，可做吸附剂。1.2p-A12O3P-A12O3化学组成可近似用MeO-6A12O3和Me2O-llA12O3表示。MeO指60、BaO>Sr

5、O等碱土金属氧化物；Me2O指的是Na2O、【<20、Li2OoP-A12O3（Me2O-l1A12O3）由［NxO卜层和［A111O12］+类型尖晶石单元交叠堆积而成，氧离子排列成立方密堆积。2纳米氧化铝的性能纳米氧化铝的性能主要包括力学性能，高温性能，耐磨性能，耐蚀性能等性能。力学性能，主要指弹性、塑性、拉伸（强度）、蠕变、抗冲击（韧性）性能、抗疲劳性性能、热冲击性能、强度一重量比；高温性能，主要指高温下的力学性能、抗氧化腐蚀性能、微观结构和组成（挥发、反应、相变等）；耐磨性能，指材料抵抗其他材料磨损

6、的能力；耐蚀性能，指材料抵抗腐蚀的能力。具体表现机械性能高、电阻率高、硬度高、熔点高、抗腐蚀优良的化学稳定性、光学特性离子导电性电池材料和A12O3也常用于陶瓷表面金属化技术等一系列综合的性能。3纳米氧化铝的用途纳米氧化铝因其特殊性能广泛应用于化学化工、医药、催化剂及其载体、陶瓷等领域。在陶瓷方面的应用，纳米氧化铝粉体制成的精密陶瓷具有类似金属的塑性和韧性，质量轻，特别是强度大大提高，在常规陶瓷基休中加入少量的微米或纳米级氧化铝可以使材料的力学性能得到成倍提高，改善陶瓷的韧性，降低其烧结温度。作为复合材料

7、和医学新材料纳米A12O3可作为弥散强化和添加剂之用，如铸铁研具铸造时以纳米A12O3粉体作为变质形核,耐磨性可提高数倍以上。纳米氧化铝作为医学新材料，已用于制作承力的人工骨、牙根种植体、药物缓释载体等；还成功地进行了牙槽脊扩建、颌面骨缺损重建、五官矫形与修复等。作为光学材料和表面防护层材料纳米氧化铝可以吸收紫外光，并口在某些波长光的激发下可以产生出与粒子尺寸相关的波长的光波。a-A12O3可烧结成透明陶瓷，作为高压钠灯管的材料;可用作紧凑型荧光灯中荧光粉层的保护涂膜；还可和稀土荧光粉复合制成荧光灯管的发

8、光材料，提高灯管寿命。作为催化剂及其载体纳米氧化铝的催化功能是其新用途中极为重要的一种。纳米级粉体其比表面很大，因而颗粒表面有丰富的失配键和欠氧键，压成薄片时内含丰富的孔洞，可以制成表面活性很高的多孔薄膜，以此制成的催化剂及催化剂载休的性能比冃前使用的同类产品性能优越数倍以上。4纳米氧化铝粉体的制备4.1溶胶凝胶法溶胶凝胶法是目前在氧化物纳米粉制备中研究和应用较多的一种方法，作为一种湿化学合成方法，具有设备简单，工艺易于控制，