[發明專利]一種多孔氧化鋁超細粉體的制備方法

無效

• 申請號: 201110351132.5
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN102531015A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 周有福;洪茂椿;張林杰;楊明;許文濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C01F7/34
• 分類號: C01F7/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于精細化工領域，尤其涉及一種多孔氧化鋁超細粉體的制備方法。

背景技術

氧化鋁超細粉體，由于具有高強度、高硬度、耐腐蝕、耐高溫、表面積大等優異特性，在化工催化劑、稀土三基色熒光粉、激光材料、功能陶瓷、人工骨等許多高新技術領域得到了廣泛應用。多孔氧化鋁顆粒在化工催化劑領域，常作為流化床催化劑載體用于各種化學合成步驟，例如加氫、脫氫、脫水等等，要求顆粒近球形，并有足夠的孔隙率來保持催化金屬。在功能陶瓷領域，具有硬度大、耐磨性和機械強度高、可用作集成電路基板、摩擦片和刀具材料等，是一種應用領域最為廣泛的陶瓷材料，要求顆粒小、團聚少、燒結活性高（以免影響燒結瓷體的顯微結構和力學性能）。要發揮氧化鋁材料的特性，高質量氧化鋁顆粒的制備是關鍵環節，特別是粒徑分布窄、密度較低，孔隙率高，亞微米級的高純氧化鋁超細粉體。

制備氧化鋁粉體的方法有氣相法、固相法和液相法。氣相法反應條件易控制、產物易精制，可得到團聚少或不團聚的、粒徑小、分布窄的超細粉體，但產率低、設備操作復雜、成本高。固相法設備復雜，粉末不易收集，不適合大量生產。應用最多的是液相法，其中包括鋁鹽熱分解法、溶膠凝膠法和沉淀法。硫酸鋁銨熱分解法具有原料成本低、工藝簡單等優點，但其分解過程中產生有毒SO₃氣體，存在潛在環境污染問題。碳酸鋁銨熱分解法具有原料成本低，可工業化生產等優點，但原料碳酸鋁銨合成需要嚴格條件，需要很慢的加料速度，局部濃度易不均勻，影響了生產效率和產物性能。溶膠凝膠法原料為價格高的金屬醇鹽，反應不易控制，不適于工業化生產。沉淀法的中間產物常為膠狀氫氧化鋁沉淀，內含大量水和羥基，在后續干燥和煅燒過程中受顆粒間毛細管力和羥基縮合的作用易產生硬團聚，降低燒結活性。

近年來，國內外科技工作者已在制備超細氧化鋁粉體領域，特別是液相法，開展了廣泛研究。基于鋁鹽熱分解法如下：浙江省中明科技有限公司陳水高等將醇鋁和有機溶劑混合溶液在一定壓力下，由噴嘴加富氧空氣霧化噴入燃燒爐中進行燃燒，將燃燒所得的含氧化鋁的混合氣體經冷卻，高壓靜電收塵器捕集制得納米高純氧化鋁，其粒度均勻，一次生成，能實現自動化連續生產（中國專利02138014.7）。LG化學株式會社洪惠貞等通過二元醇溶液中進行烷醇鋁的乙醇酸酯化并進行甘油熱反應特制備具有均一的顆粒形狀和粒度分布、堿金屬如Na和K的含量低于20ppm的α-氧化鋁納米粉（中國專利03800065.2）。改進的溶膠凝膠法有：中國石油化工股份有限公司劉喜來等采用弱酸性膠溶劑，分次加入氧化鋁一水化合物，同時加入醇類化合物，增大氧化鋁載體孔容，經成型、干燥、焙燒制得適合用作重、渣油加氫催化劑的氧化鋁載體（中國專利01114159.X）。中國石油化工股份有限公司楊清河等其制備方法包括將薄水鋁石、酸、水和助擠劑經擠出成型、快速干燥、600-800℃的含水蒸汽氣氛中焙燒制得具有集中孔分布，特別適合用作加氫脫金屬催化劑的氧化鋁載體（中國專利01134279.X）。基于沉淀法如：中科院上海硅酸鹽研究所高濂等以含鋁無機鹽為主要原料，碳酸氫銨為沉淀劑，沉淀物經去離子水洗滌、烘干、煅燒，轉變為α-Al2O3，晶粒尺寸小于400nm的亞微米及納米級氧化鋁粉體，其硬團聚少、燒活性高，適合于高檔氧化鋁陶瓷材料的制備（中國專利02111001.8）。上海大學張良苗等用氧化鋁廠現成、廉價的原料鋁酸鈉和碳酸氫鈉溶液直接反應，經過濾、分散、洗滌、加酸制得制備納米氧化鋁材料的透明溶膠，其主要物料能循環使用，成本低，適合于大量生產（中國專利03129084.1）。中國鋁業股份有限公司李旺興等采用硫酸鋁銨和碳酸氫銨為原料在帶攪拌的反應器內反應生成納米結構球形碳酸鋁銨AACH，經過濾、洗滌、焙燒得到納米結構球形高純氧化鋁，其具有產品純度高、工藝條件要求低、環境友好無污染，成本低等優點（中國專利200410100972.4）。中國鋁業股份有限公司顏恒維等將鋁鹽溶液通過噴霧霧化后噴向攪拌狀態下的碳酸氫銨溶液中，并加入表面活性劑反應后，經沉淀、陳化、過濾、洗滌，進行微波進行干燥，煅燒得到團聚少、粒徑均勻納米氧化鋁粉體（中國專利200710179656.?4）。基于弱作用力：北京化工大學郭奮等以葡萄糖或蔗糖為原料，水熱合成膠體碳球做模板，加入到無機鋁溶液中，經分離、干燥、煅燒，最終得到大小均一、壁厚可控、表面具有多孔結構的納米氧化鋁空心球，此方法工藝簡單、操作安全、成本低（中國專利200710119314.3）。美國諾頓公司托馬斯等通過超細氧化鋁、有機粘合劑與含分散劑的水相形成的水漿液，經噴霧干燥、熱處理、粉碎制備至少由98.5%氧化鋁組成的近球形顆粒，有足夠的孔隙率來保持常規催化量的催化金屬，特別適用于高溫下作為流化床催化劑的載體（中國專利90107723.2）。這些制備方法與應用相比仍顯不足，特別是特定應用要求，如用作催化劑載體的粒徑分布窄、孔隙率高的高質量氧化鋁顆粒。