[發明專利]一種片狀結構的鐵鋁尖晶石粉體的制備方法

在審

• 申請號: 202011244375.4
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112320851A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 游杰剛;司超偉;佘以明;譚文東;李洪山;雷源
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00
• 代理公司: 鞍山順程商標專利代理事務所(普通合伙) 21246
• 代理人: 范偉琪

本發明涉及一種片狀結構的鐵鋁尖晶石粉體的制備方法，屬于無機非金屬粉體原料制備工藝和形貌控制技術領域，其特征在于，原料包括片狀的α?Al₂O₃為鋁源，Fe₂O₃、Fe₃O₄為鐵源，NaCl和/或KCl為氯基熔鹽，以C為還原劑；鋁源和鐵源的摩爾比為FeO∶Al₂O₃=1:1，Fe₂O₃和C的摩爾比為2:1.05?1，氯基熔鹽與鐵源+鋁源+還原劑三者總質量的質量比為3:1?3；各原料均勻混合、干燥、燒結、洗滌后獲得片狀鐵鋁尖晶石粉體。本發明的制備方法，工藝簡單易行，合成純度高且形貌呈現板片狀，可用于復合材料領域用以增強復合材料并提高其強度。

技術領域

本發明屬于無機非金屬粉體原料制備工藝和形貌控制技術領域，尤其涉及一種片狀結構的鐵鋁尖晶石粉體的制備方法。

背景技術

鐵鋁尖晶石是一種廣泛用于水泥回轉窯燒成帶用鎂鐵鋁尖晶石磚的耐火原料，具有高熔點、高彈性、優異的結構韌性、耐高溫等優異性能。鐵鋁尖晶石一般呈正八面體結構，在應用中更多的是發揮其材料本身的優良性能，而結構上的特性則有待開發。眾所周知，二維片狀結構的出現，可以作為陶瓷、玻璃和復合材料中的增強相，因為片狀結構可以在復合材料的微觀結構中機械性的自鎖，產生橋聯作用，從而提高材料的強度。

自然礦藏中的鐵鋁尖晶石常與其他礦石伴生并無單相鐵鋁尖晶石存在，因此需要人工合成。合成鐵鋁尖晶石常用的方法有燒結法、電熔法、熔鹽法、機械化學法（高能球磨法）、等離子體反應法等，但是都存在一定的缺陷，如燒結法燒結溫度高達1500°C，且對氣氛要求苛刻，氣氛控制不當則會降低鐵鋁尖晶石的合成率；電熔法雖實現工業量化生產，但溫度高（2200°C），能耗高，效率低；高能球磨法和等離子體反應法則分別存在最終產物不易控制和設備成本高的缺點。

比較之下，熔鹽法具有工藝相對簡單、過程容易控制、反應溫度低、能耗小等優點，同時可以合理地利用熔鹽法合成無機氧化物粉體的機制來合成特定的且具有形狀各向異性的粉體顆粒。鐵鋁尖晶石本就具備的高熔點、高彈性、耐高溫以及優異的結構韌性的基礎上若結合上述的二維片狀結構的特性，可以使之在復合材料的應用中表現出更加優異的性能，或可以拓展延伸至其他應用領域。

發明內容

本發明的目的是提供一種片狀結構的鐵鋁尖晶石粉體的制備方法，在使其具有熔鹽法的優點前提下，使鐵鋁尖晶石在發揮自身材料優良性能的同時，能夠更大程度上的發揮結構上的特性，用于作為陶瓷、玻璃和復合材料中的增強相，提高材料的強度。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種片狀結構的鐵鋁尖晶石粉體的制備方法，其特征在于，原料包括片狀的α-Al₂O₃為鋁源，Fe₂O₃、Fe₃O₄為鐵源，NaCl和/或KCl為氯基熔鹽，以C為還原劑；鋁源和鐵源的摩爾比為FeO∶Al₂O₃=1:1，Fe₂O₃和C的摩爾比為2:1.05-1，氯基熔鹽與鐵源+鋁源+還原劑三者總質量的質量比為3:1-3；各原料均勻混合、干燥、燒結、洗滌后獲得片狀鐵鋁尖晶石粉體。