[發明專利]一種泡沫氧化鋁的制備方法

無效

• 申請號: 200910272664.2
• 申請日: 2009-11-06
• 公開（公告）號: CN101717105A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 張禮知;李朋娜
• 申請（專利權）人: 華中師范大學
• 主分類號: C01F7/30
• 分類號: C01F7/30
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張安國

技術領域

本發明涉及泡沫氧化鋁的制備方法。

背景技術

泡沫，是基體內含有氣孔的一種新型材料，它的用途十分廣泛，主要用于建筑保溫板材、產品包裝、鑄造消蝕模和電廠等。近年來，在修建高等級公路、鐵路等方面也被廣泛使用，而且效果較好，最著名的莫過于用在青藏鐵路凍土層及上海F1賽車場的建設過程中。同時，泡沫材料在軍事上用處也很大，現代軍事信息化程度高，間諜衛星的使用，使偽裝變得異常重要，而泡沫材料就是既便宜又便于造型的產品。另外，泡沫材料在廣告、裝潢、藝術造型、影視拍攝等領域也有非常廣泛的用途。

泡沫氧化鋁由于具有多孔的特殊結構，因此可以實現集多功能化于一體。泡沫氧化鋁密度小，比強度大，模量高，耐熱性和耐高溫氧化性優異，熱導率小，熱膨脹系數低，抗震性好，在冶金爐、陶瓷燒結爐或其他高溫爐中可用作護身襯里的隔熱材料。泡沫氧化鋁具有超常的絕緣能力，可用作高溫陶瓷絕緣材料，這種材料有可能會替代目前使用的石棉和其它具有潛在危險的陶瓷纖維。同時，這種泡沫材料還具有其他特殊用途，例如隔音和吸收空氣中的污染物；由于密度小，可以用在對重量有很高要求的應用辦法中，在同等重量的情況下，這種泡沫材料可以提供安全、經濟的絕緣作用。

氧化鋁的合成方法很多，但目前關于泡沫氧化鋁的研究報道并不多。專利CN101100307A中以禽類蛋殼膜為生物模板合成了多孔氧化鋁納米材料。但是，模板需要進行復雜的預處理，合成過程中模板浸泡時間長，另需pH值的控制，且產率較低，大約100克干的蛋膜只可得到5～10克多孔氧化鋁，不易實現大規模生產。Nature上的一篇文獻(Macroporous?crystalline?vanadium?oxide?foam，2002，416，702)報道將V₂O₅與長鏈烷基胺C₁₆H₃₃NH₂、丙酮混合，加入H₂O₂后制得泡沫V₂O₅，該方法在合成過程中需加入有機反應物，所用原料價格較貴。Advanced?Materials所報道的一篇文章(Macroporous?ceramics?fromparticle-stabilized?emulsions，2008，20，1-5)中用微乳液的方法合成了一系列多孔金屬氧化物，但是此文獻所報道的方法步驟繁多，且用時長。反應過程中需加入辛烷等有機物，球磨過程耗時長(22小時)，另需pH值的調節，干燥需兩天至一周的時間，煅燒溫度也較高(1600℃)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新的泡沫氧化鋁的制備方法。該方法與上述制備方法相比，具有非常顯著的優點和效果，使用原料品種少，原料易得，價格便宜，成本低，且未引入任何雜質離子；產率高；反應步驟簡單，不需進行提純處理即可得到純度高、比表面積大的泡沫氧化鋁；反應無需大型專業設備，易于實現大規模工業化生產。

本發明的制備方法包括以下步驟：

1)室溫下將硝酸鋁和檸檬酸以1∶1的摩爾比例溶解到水中，攪拌形成無色澄清溶液，硝酸鋁和檸檬酸的濃度為0.5～2.5mol/L；

2)將步驟1)所得的澄清溶液置于烘箱中150～200℃下反應8小時，得到黃色泡沫中間體；

3)將步驟2)所得泡沫中間體在1000℃的溫度下煅燒4小時，得到泡沫氧化鋁，淡黃色。

本發明中室溫指10～30℃。

本發明的效果和優點：

1)使用原料品種少，成本低，且未引入任何雜質離子；

2)采用本發明的方法得到的泡沫氧化鋁孔徑分布均勻，比表面積大(21.4m²/g)，純度高，產率高；

3)本發明的方法簡單易行，無需進行任何提純處理，原材料及溶劑是大規模工業化商品，價廉易得，能耗低，設備與工藝簡單，易于實現大規模工業化生產。

以下結合附圖和實施例進一步對本發明進行說明。

附圖說明

圖1是對應實施例1所得泡沫氧化鋁的XRD衍射圖譜；

圖2是實施例1所得泡沫中間體(a，b)及泡沫氧化鋁(c)的照片；

圖3是實施例1所得泡沫氧化鋁的N₂吸附-脫附曲線及孔徑分布圖。氮氣吸附-脫附由Micromeritics?Tristar-3000型吸附儀測定，樣品預先在200℃下抽空處理5h，N₂為吸附質(-196℃下吸附)，比表面積用BET方法計算，孔徑分布用BJH方法計算。