納米γ-Al-,2-O-,3-粉體的低成本制備和熱處理工藝研究.pdf

1、納米氧化鋁是一種新型的功能材料之一，它具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、耐磨和高表面活性等特點(diǎn)，已成為極其重要的陶瓷、催化劑及其載體材料之一。本文以納米γ-Al2O3及其前驅(qū)體水合氧化鋁為研究對(duì)象，分別討論了工業(yè)化生產(chǎn)成本控制、制備過程影響因素、膠溶劑、表面活性劑和熱處理工藝條件對(duì)粉體的影響。 目前納米氧化鋁粉體的制備存在成本高、粉體形貌難控制及團(tuán)聚嚴(yán)重等問題，本實(shí)驗(yàn)采用價(jià)格較低的重熔精鋁和異丙醇制備異丙醇鋁，研究發(fā)現(xiàn)：制得的異丙醇鋁經(jīng)除

2、雜后，和常規(guī)制備的異丙醇鋁成分相似，但成本降低很多。 以異丙醇鋁為原料，通過溶膠凝膠法制備出前驅(qū)體水合氧化鋁粉體。研究發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)加水量、水解溫度和陳化時(shí)間，可以有效控制前驅(qū)體的結(jié)晶度、分散性及形貌。當(dāng)異丙醇鋁和水的摩爾比為1∶3，水解溫度為80℃，制成的干凝膠粉為高純度水合氧化鋁，結(jié)晶度高，顆粒大小均一，分散性很好，平均粒徑為30～40nm。 膠溶劑的添加對(duì)氧化鋁及其前驅(qū)體粉體特性有顯著改變，膠溶劑種類、pH值和添加

3、量不同，影響不同。研究表明，當(dāng)膠溶劑氟化氫銨與水的摩爾比為0.02時(shí)，制備出的高純?chǔ)?Al2O3粉體晶化程度最高，顆粒性明顯，分散性很好，無大塊團(tuán)聚出現(xiàn)，且顆粒大小均一，約為8～10nm。 表面活性劑對(duì)氧化鋁粉體的分散性和形貌有一定作用，其效果隨表面活性劑的種類和分子量的不同而不同。研究發(fā)現(xiàn)，分子鏈越長(zhǎng)、基團(tuán)越易結(jié)合、分子量越大的非離子表面活性劑越能有效改善團(tuán)聚現(xiàn)象。當(dāng)以油酸為表面活性劑制備出的粉體顆粒性明顯，大小均一，約為8～

4、10nm，分散性一般，無大塊團(tuán)聚；以PEG1000為表面活性劑制備出的高純?chǔ)?Al2O3粉體分散效果最佳，基本無團(tuán)聚。 熱處理工藝是影響納米氧化鋁顆粒特性的一個(gè)重要因素。利用正交原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)，熱處理工藝參數(shù)對(duì)Al2O3粒子顆粒特性的影響由強(qiáng)到弱的次序?yàn)椋红褵郎囟?、煅燒溫度點(diǎn)的保溫時(shí)間、水合氧化鋁300℃分解溫度點(diǎn)的保溫時(shí)間。通過控制其熱處理工藝參數(shù)，可獲得一定尺寸范圍內(nèi)的大小均勻，分散性好的球形γ-Al2O3粉體。制備