纳米材料的化学合成.doc

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1、纳米氧化铝粉末的化学合成摘要：纳米氧化铝是一种新型材料，有着广阔的应用前景。为获得性能优良的纳米粉末．许多合成方法不断涌现。本文主要介绍了当前氧化铝纳米粉的化学制备法，最后展望了其发展方向。关键词：纳米氧化铝制备合成一、沉淀法沉淀法是通过化学反应使原料中的AI件生成沉淀，经过滤、洗涤、干燥、脱水等工艺得到氧化铝粉末。该方法比较经济，其沉淀颗粒的大小、形状可由反应条件如浓度、pH值等控制。包括有均匀沉淀法、超声沉淀法和直接沉淀法。均匀沉淀法可以避免出现溶液局部浓度过高的现象。其原理是在溶液中加入某种物质，使之在溶液中

2、通过化学反应缓慢释放出沉淀荆，从而控制粒子的形核和生长速度。超声沉淀法是利用超声波的空化作用，产生局部高温、高压和有强烈冲击力的微射流，对团聚产生剪切作用，实现微观均匀混合。该方法反应快、产率高，有望成为一种有竞争力的新方法。目前用直接沉淀法制纳米氧化铝粉末的报道很多。通常是以可溶性铝盐为原料，配成前驱体溶液，往其中滴加或倒入一定量的碱(氨水、碳酸氢铵等)，生成沉淀后，洗涤、干燥、煅烧。它的缺点是容易造成局部浓度不均，引起颗粒团聚生长，但采取一定的措施后，也可以得到纳米粉。二、水解法水解法是利用金属盐在溶液中水解，

3、产生均匀分散的水台氧化铝，然后干燥、热分解得到氧化铝纳米粉的方法。包括超声水解和醇盐水解两种。其中超声水解法是制备高纯纳米氧化铝的一种新技术。该法是将5～10μm的活性铝粉放人水中，在20kHz超声场中进行超声乳化，使铝粉不断分裂从而得到超细粉末，然后离心干燥，灼烧出纳米氧化铝粉。该法成本低、纯度可控。醇盐水解是利用金属的有机醇盐能溶于有机溶剂，并可发生水解的特性，生成氧化物或氢氧化物的一种方法。该法制备的粉末纯度高，但成本也高。三、溶胶一凝胶法溶胶凝胶法是制备纳米氧化物陶瓷粉末最常用的方法之一，早先用于精细陶瓷粉

4、末的制备，近十多年来，开始在国内用于制备纳米粉末。该方法的均匀性可达到分子级水平，有颗粒细、合成温度低、干燥收缩大等特点．在软化学中占有重要地位。PramodK.Sham在此基础上研究了氧化铝的相变及pH值的作用。结果表明：在用sol—gel法合成氧化铝时，pH≥7，相变顺序为gel→AlOOH→r-Al2O3→α-Al2O3；而pH≤6时，相变顺序却为gel→r-Al2O3→α-Al2O3。对粒径而言，pH从12降到2．5时，α-Al2O3尺寸从750nm到70nm．在pH=2．5时合成的α-Al2O3有较大的比

5、表面积(130m2／g)。四、电化学法将电化学引入到纳米材料制备中的报道相对比较少。随着纳米科技的发展，它的优势会逐渐体现出来。该法控制非常方便而且准确，对纳米材料的合成能做到精确控制，因此具有很好的应用前景。采用该方法电解铝盐可制备纳米氧化铝。其原理是在电解时，两极放电的是H+和其他阴离子。H+和阴离子放电能力在一定条件下比Al离子和OH根离子强。通过控制电流密度，使pH值缓慢升高，得到Al(OH)3凝胶，再经干燥、灼烧得纳米氧化铝粉。五、微乳液法微乳液法利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成一个均匀的乳

6、液。晶粒的成核和生长都局限在一个微小的胶团内，避免了颗粒之间的团聚。胶团的大小和形状决定了纳米氧化铝的大小和形状。胶团的形状有球形、棒状和层状等。影响胶团性质的因素主要是活性剂种类及用量、溶液温度和超声波频率等。通过控制这些因素可以获得所需大小、形状的胶团，实现合成可控的目标，以满足不同的需要。同济大学的甘礼华先制备出Al(oH)3溶胶，再用辛烷基苯酚聚氧乙烯醚和正己醇、环己烷分散成微乳液，在搅拌作用下通人氨气产生沉淀，最后得到9nm的r-Al2O3六、化学气相法化学气相法利用含铝物质在高温下与活性气体通过气相化学

7、反应，再经冷凝而制各出氧化铝纳米粉。其加热方式有电弧、等离子、激光等。激光的能量高，无潜在污染且反应条件可精确控制，可以合成lO～30nm的氧化铝陶瓷粉末，其中一部分已经开始走向工业化。意大利的E.Borseua用烷基铝和N20作反应物，乙烯为敏化剂，以二氧化碳激光加热，合成了粒径为15～20nm的球形氧化铝P．VAnanthapa在热等离子反应器中合成了30nm的氧化铝。通过将铝的金属粉喷人反应器，在等离子的作用下，铝挥发并氧化而形成纳米粉。化学法对氧化铝纳米材料的制备起着很重要的作用。近年来，新的制备方法不断涌

8、现，下一步需要仔细研究的工作还有很多，主要有以下几个方面：1、氧化铝的化学制备大部分有煅烧这一步。在化学法中直接合成r-Al2O3，避免高温引起晶粒长大将有很重要的意义。2、制备过程的热力学、动力学机理有待进一步研究。3、如何实现粒度、形貌可控而且成奉要低。4、纳米氧化铝的生产主要集中在粉末的制备上，今后应注意块状纳米材料的研究。相信在众多纳米工作者的努力下