[發明專利]納米級高純氧化鋁的制備方法

有效

• 申請號: 201010609439.6
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102531009A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 吳秋芳;潘婧;余蓉蓉;李鵬;孔凡滔
• 申請（專利權）人: 上海華明高技術（集團）有限公司
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;B82Y40/00
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 羅大忱

技術領域

本發明涉及一種納米氧化鋁的制備方法，特別是涉及采用醇鹽水解法。

背景技術

納米氧化鋁是指顆粒尺寸小于100納米的氧化鋁產品，具有很高的化學穩定性、熱穩定性、高硬度及耐腐蝕性等一系列優異特性，不僅廣泛應用于結構陶瓷、催化劑載體、催化劑、精細陶瓷、微孔過濾方面，而且在集成電路基板材料，快離子導體復合材料，熒光材料，濕敏性傳感器及紅外吸收材料等新型材料領域也倍受關注。由于納米氧化鋁粉體純度高、顆粒細小均勻且分散性好，易與添加劑混合均勻，因而具有較好的透明性，因此可作為緊湊型熒光燈中熒光粉層的保護膜涂層，以克服玻管材料對光衰的影響；可作為表面防護層材料噴涂在金屬陶瓷、塑料、玻璃、漆料等的表面上，可提高表面的硬度、耐磨性和耐蝕性；亦可燒結成透明陶瓷作為高壓鈉燈管的材料；還可以和稀土熒光粉復合作為日光燈管的發光材料，不僅降低成本而且延長壽命，是未來制造日光燈管的主要熒光材料。

醇鹽水解法是制備納米粉體的常用方法之一。該法具有工藝和設備簡單；組成可調，反應容易控制；工業化成本低；制備出的粉體顆粒細小和純度高等優點。它利用醇鋁鹽的水解和聚合反應生成水合氧化鋁溶膠，再濃縮成透明凝膠，凝膠經干燥后通過焙燒而得到所需的納米氧化鋁。但凝膠在高溫下進行熱處理時，由于脫水后初始晶粒太小，通常很難抑制轉相過程中顆粒之間的融合和硬團聚體的形成，致使產物的粒度分布變得難以控制。

近年來，考察焙燒工藝條件對γ-Al₂O₃的晶粒大小、粒徑分布及分散性影響的報道很多，李冬云等(水合氧化鋁的熱處理及納米氧化鋁的顆粒特性[J]無機化學學報.2006，22(1)：96-100)考察了焙燒溫度、保溫時間和冷卻方式對納米氧化鋁粒子的晶型、大小等的影響；中國專利“高純納米級氧化鋁的制備方法”(CN?1341559A)將干燥后的氫氧化鋁在400℃～950℃溫度下焙燒1-1.5h得到晶粒尺寸8-20nm，形貌呈球狀的納米γ-Al₂O₃；中國專利“高純超微細氧化鋁的制備方法”(CN101659547A)通過控制焙燒溫度和保溫時間來改善粒徑分布不均勻，粒徑過大等問題，得到產品晶粒尺寸均勻，純度高的超細氧化鋁。

中國專利“超微細高純氧化鋁的制備方法”(CN1062124A)通過對一水氧化鋁的焙燒溫度和速度的控制：用4-6h使其從室溫升溫至500℃±50℃，從500℃±50℃升至燒成γ或α氧化鋁，溫度為3-6小時，維持燒成溫度2-6小時，得到粒徑可控的超微細高純氧化鋁，但此兩段焙燒工藝較麻煩，且焙燒時間較長；中國專利“醇鋁水解法制備高純超細氧化鋁粉體技術”(CN1316382A)通過將水合氧化鋁在750-1180℃焙燒200-220min，升溫速度為3-4℃/min，得到超微細高純氧化鋁，但得到的氧化鋁達不到納米級。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術中所存在的各種不足，提供一種簡單易行、可以較好的控制熱處理過程中易團聚現象的納米氧化鋁的制備方法。發明人發現，在焙燒過程中，焙燒終點溫度和升溫速率對氧化鋁粉體的性能有顯著影響。終點溫度主要影響氧化鋁的結晶度、晶粒大小以及比表面積，升溫速率則主要影響晶粒大小和粉體的團聚粒徑。升溫速率過快，γ-Al₂O₃形成大量的晶核，抑制了晶體的生長，得到了細晶粒的γ-Al₂O₃，晶粒度小，晶格畸變率高，存在大量的晶格缺陷，在晶粒間相互引力作用下不斷粘附聚集，形成大量尺寸不同的團聚體；同時由于脫水、脫醇速度過高，大量蒸氣快速排除，導致物料粉化以及結晶集合體破裂。

發明內容

本發明的目的是提供一種納米級高純氧化鋁的制備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。

本發明方法的方法，包括如下步驟：

(1)將有機醇鋁溶于醇溶劑中，制成醇鋁相A，醇鋁相中有機醇鋁和醇溶劑的摩爾比為1∶2～1∶6，優選的，有機醇鋁和醇溶劑的摩爾比為1∶2～1∶4；

(2)將催化劑、水和醇溶劑加入醇鋁相A，在50～85℃回流2～5h水解反應，得到溶膠；優選的，在70～80℃回流2～5h水解反應；

步驟(2)中：水和醇溶劑的摩爾比為1∶1～1∶2，該定量的醇溶劑不包括醇鋁相A中的醇溶劑；

催化劑用量按摩爾量計為有機醇鋁摩爾用量的4.5％～5.0％；

有機醇鋁和水的摩爾比為1∶2～1∶5，優選的，有機醇鋁和水的摩爾比為1∶3；