[發(fā)明專利]一種以阿拉伯膠為模板制備微米級球形氧化鋁的方法

在審

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• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113072086A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹麗云;鐘辛子;黃劍鋒;歐陽海波;吳辰宇;楊子煊;張顥淼;蔣永
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02
• 代理公司: 西安眾和至成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61249
• 代理人: 強(qiáng)宏超

本發(fā)明公開一種以阿拉伯膠為模板制備微米級球形氧化鋁的方法，包括以下步驟：取九水合硝酸鋁和三聚氰胺加入去離子水?dāng)嚢璧萌芤篈；向溶液A中滴加3?氨基?2?吡咯烷酮溶液，再向溶液中滴加阿拉伯膠、氫氧化鉀、去離子水混合溶液得到膠狀溶液B；將溶液B移至均相反應(yīng)器中反應(yīng)得產(chǎn)物C；將產(chǎn)物C真空冷凍干燥收集得白色固體D；將白色固體D燒結(jié)自然冷卻至室溫，得到微米級球形氧化鋁；本發(fā)明借助阿拉伯膠內(nèi)部天然形成的微納米級球形空間結(jié)構(gòu)作為氧化鋁籽晶的生長模板，生產(chǎn)制造成本更低，生產(chǎn)工藝簡易；引入兩種沉淀劑提升產(chǎn)物氧化鋁籽晶的析出效率，提升了反應(yīng)的析出寬度和析出氧化鋁籽晶的純度，提升了產(chǎn)物制備效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種以阿拉伯膠為模板制備微米級球形氧化鋁的方法。

背景技術(shù)

作為一種性能優(yōu)越、資源儲量廣的工程材料，氧化鋁及其衍生產(chǎn)品從上世紀(jì)60年代起就廣泛應(yīng)用于建筑材料、軍工材料和載人航空航天材料中，成為當(dāng)代科學(xué)研究的重要原材料之一，僅在2020年全球高純度氧化鋁的產(chǎn)值就達(dá)到50.8億美元，潛在的商用市場廣闊。[Nakamoto.Arsenate and arsenite adsorbents composed of nano-sized ceriumoxide deposited on activated alumina[J].Separation Science and Technology,2019,54(4):523-534.]

氧化鋁根據(jù)晶型的不同主要分為α-Al₂O₃、β-Al₂O₃和γ-Al₂O₃，α-Al₂O₃性質(zhì)穩(wěn)定且強(qiáng)度較高，通常被用于結(jié)構(gòu)部件中，而β-Al₂O₃和γ-Al₂O₃形貌的特殊性在催化劑載體、光電催化領(lǐng)域應(yīng)用較廣。當(dāng)前我國在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)大晶粒氧化鋁的制備，但是在微納米級氧化鋁的制備工藝上仍和美國、日本存在不少的技術(shù)鴻溝，這也嚴(yán)重阻礙了以微納米級氧化鋁作為精細(xì)原料產(chǎn)業(yè)的長足發(fā)展。[聶多發(fā).淺論納米氧化鋁制備及其發(fā)展應(yīng)用[J].山東化工,2020,49(9):91,94.]

為了制備出形貌可控、性質(zhì)穩(wěn)定的氧化鋁，科學(xué)研究者們在生產(chǎn)制備技術(shù)開發(fā)、設(shè)備研發(fā)上展開了攻關(guān)，近年來成功探索出微乳液法、爆轟法、沉淀法、溶膠凝膠法等多種制備手段，但以上方法過程中涉及到高污染試劑原料，生產(chǎn)制備的氧化鋁尺寸大小較難實(shí)現(xiàn)控制，目前大多僅限于實(shí)驗(yàn)室階段，未能在實(shí)際的生產(chǎn)上得到進(jìn)一步的普及和推廣。因此，摸索出一種低成本、高實(shí)用性的微納米級氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)成為眾多科學(xué)研究者致力于達(dá)成的目標(biāo)。[Bhattacharyya.Nano Alumina:A Review of the Powder Synthesis Method[J].Refractories Manual,2016,65(1):10-16.]。

發(fā)明內(nèi)容

為了避免上述技術(shù)的不足之處，本發(fā)明目的在于提供一種制備方法簡單，成本低廉的以阿拉伯膠為模板制備微米級球形氧化鋁的方法，產(chǎn)物純度高、取向性好。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種以阿拉伯膠為模板制備微米級球形氧化鋁的方法，包括以下步驟：

步驟一：取5.2～7.3g九水合硝酸鋁和4.0～5.4g三聚氰胺同時(shí)加入到40～60mL去離子水中，加熱磁力攪拌得到澄清的溶液A；

步驟二：向溶液A中逐漸滴加濃度為0.8～1.8mol/L的3-氨基-2-吡咯烷酮溶液30～50mL，再向溶液中滴加質(zhì)量比阿拉伯膠：氫氧化鉀：去離子水＝(40～60)：(1～5)：(80～100)的混合溶液至溶液pH值為7.5～8.5，隨即加熱磁力攪拌得到膠狀溶液B；