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纳米三氧化二铝的制备与应用进展

2013-06-04 09:55
PokerJoker
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  2、纳米Al2O3的制备方法

  纳米粉体由于晶粒尺寸小、表面积大,在磁性、催化性、光吸收、熔点等方面与常规材料比显示出奇特的性能;要使纳米粉体具有良好的性能,制备方法的选择和制备工艺的控制是关键。高纯度纳米氧化铝粉体的制备方法有很多一般大致将它分为固相法、气相法、液相法等。各种方法有其优点,但也存在一些不足因此一般根据实际产品要求来选择相应的制备方法。

  2.1固相法

  固相法主要是将铝或铝盐研磨煅烧,发生固相反应后直接得到纳米氧化铝的方法。该法可分为:机械粉碎法、固相反应法;机械粉碎法是用各种超细粉碎机将原料直接粉碎成超细粉。常见的超细粉碎机有:球磨机、行星磨、塔式粉碎机和气流磨粉碎机等;应用较多的是球磨机,但该法很难使粒径达到100nm以下。固相法制备超细粉比较简单,但是生成的粉体容易产生团聚并且粉末粒度不易控制。固相反应法又可大致化学溶解法、非晶晶化法、燃烧法;

  2.1.1化学溶解法

  化学溶解法主要包括碳酸铝铵热解法、喷雾热解法、铵明矾热解法三种;铵明矾热解法是通过用硫酸铝铵与硫酸铵反应制得明矾,再根据产品纯度要求再多次重结晶精制,最后将精制的铵明矾加热分解成Al2O3,其反应过程为:

  2Al(OH)3+3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H2O

  Al2(SO4)3 + (NH4)2SO4 + 24H2O → 2NH4Al(SO4)2·12H2O

  2NH4Al(SO4)2·12H2O → Al2O3 + 2NH3 + 4SO3 + 13H2O

  煅烧过程收集的炉气可制成硫酸铵循环使用。该方法工艺简单,但由于生产周期长,难于应用于实际规模化生产。对铵明矾热解法改进后形成了碳酸铝铵热解法,通过前驱体NH4AlO(OH)HCO3的合成和热解得到高纯度超细氧化铝。李江等应用分析纯硫酸铝铵和碳酸氢铵为原料,采用湿化学法制备单分散超细NH4Al2(OH)2CO3先驱沉淀物,在1100℃下灼烧得到平均粒径为20nm的α-Al2O3纳米粉体。该方法不产生腐蚀性气体,无热分解时的溶解现象,有利产品粒径的控制并且能简化操作,适合于工艺化生产。

  喷雾热解法是将金属盐溶液以雾状喷入高温气氛中,从而使其中的水分蒸发,金属盐发生分解,析出固相,直接制备出纳米氧化铝陶瓷粉好方法。

  2.1.2非晶晶化法

  非晶晶化法首先是制备非晶态的化合态铝,然后再通过退火处理使非晶晶化。该方法可以生产出成分准确的所需纳米材料,并且不需要经过成型处理,可由非晶态直接制备出纳米氧化铝。但是这种方法生产的纳米氧化铝结构材料塑性受到晶粒粒径的影响明显,只有当粒径较小时,塑性较好,否则材料变得很脆。

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