[發明專利]一種制備硼酸鋁納米線的方法

有效

• 申請號: 200910099333.3
• 申請日: 2009-06-08
• 公開（公告）號: CN101585544A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 陳愛民;倪哲明;徐淑芬
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C01B35/12
• 分類號: C01B35/12;B82B3/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司
• 代理人: 黃美娟;王 兵

(一)技術領域

本發明涉及一種制備硼酸鋁納米線的方法。

(二)背景技術

無機材料在國民經濟和國防建設中均占有重要地位，其中硼酸鋁晶須作為一種新型的無機應用材料，具有許多的特殊功能，而且相對廉價，近年來受到了人們的廣泛關注。由于其質輕而硬，在合金強化中具有優異的特點，可以使合金獲得高強度、高硬度、優良的耐磨性能、低的熱膨脹系數、成本低廉等特征。早在1990年，日本人就發展了在鋁合金中添加Al₁₈B₄O₃₃晶須的方法來改善合金性能的方法。另外硼酸鋁晶須屬于氧化物型晶須，具有耐高溫、耐酸堿、抗化學腐蝕、熱絕緣和電絕緣等優異性能，可以作為鋁基復合材料、工程塑料、水泥、陶瓷等的添加劑，以提高其抗壓、抗拉能力、增強粘結能力和抗腐蝕性等，在航空航天、新型陶瓷及生物材料等領域也具有廣泛用途。和晶須相比，納米線和納米棒由于尺寸更小，缺陷更少，用于復合材料的增強作用更明顯。

到目前為止，硼酸鋁微米和納米結構材料已經有多種方法制備出來，如化學氣相沉積法、高溫固相法、水熱法等。但這些方法存在很多缺陷：如設備復雜，制備條件苛刻(必須在惰性氣體保護下進行)，產率不高，產物形貌不一致(維度分布分散)。

(三)發明內容

本發明的目的是提供一種簡單工藝、成本低廉、無污染的硼酸鋁納米線的制備方法。

為實現以上目的，本發明通過如下技術方案實現：

一種制備硼酸鋁納米線的方法，所述的硼酸鋁納米線為Al₄B₂O₉或Al₁₈B₄O₃₃納米線，所述的方法是以物質的量比為1∶1～10∶1～100的鋁鹽、硼酸和模板劑按溶膠-凝膠法制備，所述的鋁鹽為可溶于水的無機鋁鹽或鋁的醇鹽，所述的模板劑為下列一種可溶性糖：葡萄糖或蔗糖，所述的制備按如下步驟進行：(1)取組方量的鋁鹽加入水充分溶解，使鋁鹽溶液的濃度為0.01～2.0mol/L，取名溶液A；(2)取組方量的硼酸和糖加入水充分溶解，使得硼酸溶液濃度為0.01～2.0mol/L，取名溶液B；(3)將溶液B緩慢加入溶液A中，攪拌2～72小時，再在40～300℃下烘干，得到淡黃色干凝膠；(4)將步驟(3)取得的干凝膠在空氣氛圍下于400～1500℃煅燒2～72小時，生成白色粉狀物；(5)用鹽酸或熱水先后多次洗滌步驟(4)得到的白色粉狀物，40～200℃干燥，制得所述的硼酸鋁納米線。通常選用0.1mol/L的鹽酸洗滌。

本發明所述的鋁鹽為無機鋁鹽，所述的無機鋁鹽優選硝酸鋁、硫酸鋁或硫酸鋁鉀。所述的鋁鹽為鋁的醇鹽時，鋁的醇鹽優選仲丁醇鋁或異丙醇鋁。

本發明所述的方法，步驟(3)的烘干溫度優選為100～150℃。步驟(4)的煅燒溫度優選為750～1200℃。步驟(5)的干燥溫度優選為60～120℃。

本發明所述的模板劑為葡萄糖或蔗糖。本發明所述硼酸鋁納米線的制備方法，所述的步驟(1)的鋁鹽溶液的濃度推薦為0.1～2.0mol/L。所述的步驟(2)的硼酸溶液濃度為0.1～2.0mol/L。

本發明通過改變鋁鹽、糖的種類及鋁鹽、糖、硼酸的摩爾比，制備出不同尺寸的的一維Al₄B₂O₉或Al₁₈B₄O₃₃納米線。

本發明制備硼酸鋁納米線的方法具有如下有益效果：工藝簡單，易操作，產率高，產物晶型完整，尺寸分布較均勻，純度高。通過改變Al/B、糖含量能夠控制合成不同長度納米線，擴大了硼酸鋁納米線應用前景。

(四)附圖說明

圖1實施例1制得的硼酸鋁納米線的XRD圖。

圖2實施例1制得的硼酸鋁納米線的SEM圖。

圖3實施例1制得的硼酸鋁納米線的TEM圖。

(五)具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護范圍并不僅限于此：

實施例1：