專(zhuān)利名稱(chēng)：化學(xué)法制備納米鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備納米級(jí)鋁(以下簡(jiǎn)稱(chēng)納米鋁)的方法，具體而言，涉及利用化學(xué)方法，主要是采用熱分解鋁化合物的方法來(lái)制備納米鋁。本發(fā)明具有低成本、安全性高、 操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)品粒度可控的優(yōu)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
鋁的含量在地殼金屬元素中僅次于鐵的含量，位于第二。在日常生活中，各種鋁制品已經(jīng)被人們大量使用。而納米鋁是近年來(lái)得到廣泛研究并陸續(xù)加以實(shí)用的新型材料。納米鋁在火箭推進(jìn)劑、火藥、藥物和太陽(yáng)能電池等方面的應(yīng)用價(jià)值正被人們發(fā)現(xiàn)并得到重用， 以下分別具體描述這幾方面的應(yīng)用。納米鋁在在火箭推進(jìn)劑中的應(yīng)用由于鋁的密度高，耗氧量低，有高的燃燒焓，使得在固體推進(jìn)劑中可以有較高的鋁粉含量，對(duì)提高比沖的作用相當(dāng)顯著。再加上原材料豐富，成本較低，因此作為能量材料的添加劑被廣泛應(yīng)用在火箭推進(jìn)劑中。與普通鋁粉相比，納米鋁粉具有燃燒更快、放熱量更大的特點(diǎn)，若在固體燃料推進(jìn)劑中添加質(zhì)量比的超微鋁顆粒，燃料的燃燒熱可增加1倍。國(guó)外有研究報(bào)道，在HTPB復(fù)合推進(jìn)劑中，加入 20% Alex(ARGC)NIDE公司產(chǎn)品納米鋁粉)，與同樣含量普通鋁粉相比較，燃燒速率可以提高 70%。納米鋁在火炸藥中的應(yīng)用在炸藥中加入高熱值的金屬粉末是提高炸藥作功能力的途徑之一。含鋁炸藥作為一類(lèi)高密度、高爆熱、高威力炸藥，已被廣泛應(yīng)用在水中兵器和對(duì)空武器彈藥中。這種由納米鋁粉與金屬氧化物配合成功的高能炸藥，由于其表面積要比常規(guī)鋁熱劑粉末大得多，因而它能夠提供相當(dāng)于現(xiàn)有火藥推進(jìn)劑十倍高的燃燒速度。納米鋁在藥物方面的應(yīng)用納米鋁與其他的金屬氧化物納米材料自組裝后燃燒速度可達(dá)到1500-2300m/s，沖擊波最大可以達(dá)到3馬赫。這種納米尺寸的“智能炸彈”可望將靶向藥物輸送到癌細(xì)胞，同時(shí)不損傷健康細(xì)胞。這種納米炸彈的威力也許將會(huì)帶來(lái)癌癥及艾滋病藥物傳遞的突破。首先，這種藥物可用針頭注射，進(jìn)而擴(kuò)散到全身。然后，利用瞄準(zhǔn)腫瘤的手持裝置向腫瘤發(fā)出脈沖，該脈沖誘使納米智能炸彈產(chǎn)生定向沖擊波，將被瞄準(zhǔn)的細(xì)胞破開(kāi)一個(gè)小洞，藥物由此進(jìn)入腫瘤細(xì)胞。此外，沖擊波的力量能在幾毫秒內(nèi)將藥物推入細(xì)胞。在動(dòng)物組織上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，該方法的成功率高達(dá)99%，幾乎所有細(xì)胞都可成功地接收到藥物。另一方面，實(shí)驗(yàn)也證實(shí)該方法與化療等傳統(tǒng)療法相比，對(duì)健康細(xì)胞的副作用要小得多。對(duì)于常規(guī)炸藥，沖擊波形成于爆炸過(guò)程中。在納米鋁熱劑中，化學(xué)反應(yīng)的快速傳播使得在無(wú)須爆炸的情況下形成沖擊波成為可能。不爆炸而能產(chǎn)生沖擊波則是這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵所在。除了生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，納米炸彈在地質(zhì)學(xué)和地震學(xué)等其他領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用前景。納米鋁在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用隨著現(xiàn)在太陽(yáng)電池的材料以及制作水平的不斷提高，太陽(yáng)能電池的少子壽命也不斷的增加，即少子的擴(kuò)散長(zhǎng)度不斷增長(zhǎng)，當(dāng)少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度與硅片的厚度相當(dāng)或超過(guò)硅片厚度時(shí)，背表面的復(fù)合速度對(duì)太陽(yáng)電池特性的影響就很明顯。從現(xiàn)在的商業(yè)太陽(yáng)電池來(lái)看，為了降低太陽(yáng)電池的成本，提高效率，生產(chǎn)廠家也在不斷地減小硅片的厚度，以降低原材料的價(jià)格。因此，為了提高電池的效率，必須考慮降低電池背表面的復(fù)合速度，提高長(zhǎng)波光譜響應(yīng)。所以鋁背場(chǎng)的好壞將直接影響到太陽(yáng)能電池的輸出特性。顆粒小，鋁漿與硅片接觸較好，顆粒大，有的區(qū)域與硅表面間存在著較大的空隙，存在空洞，鋁漿與硅片接觸較差，這就使得有些區(qū)域沒(méi)有形成鋁背場(chǎng)。所以鋁漿的顆粒大小對(duì)于鋁背場(chǎng)的形成和質(zhì)量都有著很重要的關(guān)系。鋁顆粒越小，熔點(diǎn)越低，越易于在一定溫度下和硅基材料形成硅鋁復(fù)合層，越有利于鋁背場(chǎng)的形成并改善太陽(yáng)能電池的輸出特性。因此，制備納米級(jí)的鋁粉對(duì)于太陽(yáng)能電池板鋁背場(chǎng)的制作具有極其重要的意義。但目前獲得納米鋁的方法一般成本較高，而且生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)安全問(wèn)題，并且操作繁瑣，此外，獲得的納米級(jí)鋁的粒度難以控制。

發(fā)明內(nèi)容
如何實(shí)現(xiàn)低成本、高安全性、操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)品可控地獲得納米鋁是目前亟待解決的問(wèn)題，也一直是科研人員努力的方向，具有重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明人經(jīng)過(guò)銳意研究發(fā)現(xiàn)，利用化學(xué)方法，采用熱分解鋁化合物的方法能夠制備納米鋁。本發(fā)明方法是在常壓低溫條件下由化學(xué)法制備納米鋁，具有低成本、安全性高、 操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)品粒度可控的優(yōu)點(diǎn)。具體而言，本發(fā)明的制備方法包括以下步驟步驟1)，在惰性氣體保護(hù)的情況下，將原料無(wú)機(jī)鋁鹽化合物、氫化鋰鋁、和含磷添加劑以及有機(jī)溶劑加入反應(yīng)器中，采用攪拌或超聲的方法把原料分散到有機(jī)溶劑中；步驟2)，在攪拌的條件下把反應(yīng)器溫度緩慢提升至140-200°c，反應(yīng)過(guò)程中不斷通入惰性氣體，反應(yīng)時(shí)間為5分鐘-2小時(shí)，升溫速率控制在0. 5-10°C /分鐘；反應(yīng)過(guò)程中保持?jǐn)嚢璨⒉粩嗤ㄈ攵栊詺怏w，直到反應(yīng)結(jié)束，在保持通入惰性氣體的條件下降溫；步驟幻，將反應(yīng)產(chǎn)物取出后離心處理，把上清液倒掉后加入有機(jī)溶劑洗滌反應(yīng)產(chǎn)物多次，最后得到的產(chǎn)物真空干燥后密封保存。


圖1為實(shí)施例1制得的納米鋁顆粒的透射電鏡照片；圖2為實(shí)施例1制得的納米鋁顆粒的XRD衍射圖。
具體實(shí)施例方式以下具體描述根據(jù)本發(fā)明的制備方法。步驟1)，在惰性氣體保護(hù)的情況下，將原料無(wú)機(jī)鋁鹽化合物、氫化鋰鋁和含磷添加劑和有機(jī)溶劑加入反應(yīng)器中，采用攪拌或超聲的方法把原料分散到有機(jī)溶劑中。在本發(fā)明的制備方法中，該步驟的主要作用在于將作為反應(yīng)物的原料無(wú)機(jī)鋁鹽化合物和氫化鋰鋁分散到作為反應(yīng)介質(zhì)的有機(jī)溶劑中，并將起到保護(hù)作用的含磷添加劑分散到有機(jī)溶劑中，使得反應(yīng)物質(zhì)和保護(hù)性物質(zhì)在介質(zhì)中分散均勻，以便于后續(xù)的加熱反應(yīng)進(jìn)行。無(wú)機(jī)鋁鹽化合物是本發(fā)明方法的主要原料，原則上可以使用能夠與氫化鋰鋁在加熱下反應(yīng)分解的所有無(wú)機(jī)鋁鹽化合物，如無(wú)水氯化鋁、無(wú)水高氯酸鋁、無(wú)水硫酸鋁、無(wú)水醋酸鋁，優(yōu)選使用無(wú)水氯化鋁?？梢詥为?dú)使用這些鋁鹽化合物中的一種，也可以使用組合其中的任意多種。在本申請(qǐng)中，使用無(wú)水鋁鹽化合物是非常必要的，因?yàn)殇X化鹽合物一旦含水，會(huì)導(dǎo)致發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，而且會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)進(jìn)程緩慢甚至無(wú)法進(jìn)行反應(yīng)的不良后果。在本文中，氫化鋰鋁和四氫化鋰鋁意思相同，表示化學(xué)結(jié)構(gòu)式為L(zhǎng)iAlH4的物質(zhì)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，無(wú)機(jī)鋁鹽化合物和氫化鋰鋁的摩爾比滿足以下條件無(wú)機(jī)鋁鹽化合物的摩爾數(shù)(以鋁離子計(jì))氫化鋰鋁的摩爾數(shù)=1 3，從而使得無(wú)機(jī)鋁鹽化合物和氫化鋰鋁反應(yīng)完全而沒(méi)有殘留。在本發(fā)明的方法中，所用含磷添加劑是指還原性有機(jī)膦，其中指含有磷而不含有氧，使得含磷添加劑能對(duì)反應(yīng)形成的納米鋁起到保護(hù)作用，防止其被氧化。作為含磷添加劑，優(yōu)選采用三芳基膦和三烷基膦，其中三芳基膦如三苯基膦，三烷基膦中烷基為碳原子數(shù)為1 30的烷基，優(yōu)選碳原子數(shù)為2 25的烷基，如三乙基膦、三丙基膦、三丁基膦、三戊基膦、三己基膦、三庚基膦、三辛基膦、三壬基膦、三癸基膦、三(十一烷基)膦、三(十二烷基)膦、三(十三烷基)膦、三(十四烷基)膦、三(十五烷基)膦、三(十六烷基)膦、三 (十七烷基)膦、三(十八烷基)膦、三(十九烷基)膦、三(二十烷基)膦、三(二十一烷基)膦、三(二十二烷基)膦、三(二十三烷基)膦、三(二十四烷基)膦、三(二十五烷基)膦?？梢詥为?dú)使用這些含磷添加劑中的一種，或者也可以任何組合使用其中的多種。在本發(fā)明的方法中，含磷添加劑用量?jī)?yōu)選為氫化鋰鋁摩爾量的1-10倍，更優(yōu)選 2-5倍，最優(yōu)選約5倍。在本發(fā)明方法的步驟1)中，所用的有機(jī)溶劑為非氧化性有機(jī)溶劑。在本發(fā)明方法中，有機(jī)溶劑起到分散介質(zhì)和反應(yīng)介質(zhì)的作用，由于反應(yīng)產(chǎn)物納米鋁極易氧化，因此要求所用有機(jī)溶劑是非氧化性的。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述有機(jī)溶劑可以為烴類(lèi)溶劑如甲苯、 二甲苯；醇類(lèi)溶劑如甲醇、乙醇、正丁醇、叔丁醇、乙二醇、丙二醇、四氫呋喃；醚類(lèi)溶劑如乙醚；其他惰性溶劑如二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)?？梢詥为?dú)使用這些溶劑中的任一種，或者任意組合使用這些溶劑中的多種。在本發(fā)明的方法中，有機(jī)溶劑的用量以分散、淹沒(méi)原料無(wú)機(jī)鋁鹽化合物和含磷添加劑為準(zhǔn)，并沒(méi)有其他特別的要求。為了將原料更好地分散到有機(jī)溶劑中，優(yōu)選有機(jī)溶劑的用量為氫化鋰鋁質(zhì)量的50倍-200倍。在本發(fā)明的方法中，惰性氣體是指是與反應(yīng)物質(zhì)無(wú)機(jī)鋁鹽化合物和氫化鋰鋁以及含磷添加劑不進(jìn)行反應(yīng)的任何氣體，優(yōu)選氮?dú)?。根?jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟1)采用的反應(yīng)體系可以在手套箱中進(jìn)行操作。步驟2)，在攪拌的條件下把反應(yīng)器溫度緩慢提升至140-200°C，反應(yīng)過(guò)程中不斷通入惰性氣體，反應(yīng)時(shí)間為5分鐘-2小時(shí)，升溫速率控制在0. 5-10°C /分鐘；反應(yīng)過(guò)程中保持?jǐn)嚢璨⒉粩嗤ㄈ攵栊詺怏w，直到反應(yīng)結(jié)束，在保持通入惰性氣體的條件下降溫。在本發(fā)明的制備方法中，該步驟的主要作用在于在惰性氣體保護(hù)的條件下，作為反應(yīng)物的無(wú)機(jī)鋁鹽和氫化鋰鋁在加熱下進(jìn)行反應(yīng)，形成納米鋁以及氫氣和鋰鹽等產(chǎn)物，氫氣選出，鋰鹽在后續(xù)步驟幻中被洗掉。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在攪拌的條件下，以0.5-10°C /分鐘，優(yōu)選
61-8°C /分鐘，更優(yōu)選2-6°C /分鐘，最優(yōu)選3-5°C /分鐘的升溫速率，將反應(yīng)器溫度升至 140-200°C，優(yōu)選145-190°C，更優(yōu)選150-180°C，最優(yōu)選155_170°C，反應(yīng)過(guò)程中不斷通入惰
性氣體。此升溫反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)時(shí)間為5分鐘-2小時(shí)，優(yōu)選15分鐘-1小時(shí)45分鐘，更優(yōu)選30分鐘-1小時(shí)30分鐘，最優(yōu)選45分鐘-1小時(shí)15分鐘。在反應(yīng)過(guò)程中觀察反應(yīng)溶液的顏色，直至溶液由灰色逐漸變?yōu)楹谏?，并且顏色不再加深為止。反?yīng)時(shí)間基本上根據(jù)溶液顏色變化情況而定。整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中都在攪拌和不斷通入惰性氣體的情況下進(jìn)行，以保護(hù)反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)原料和產(chǎn)物。反應(yīng)結(jié)束后，降低反應(yīng)溫度，優(yōu)選將溫度降低到室溫。步驟幻，將反應(yīng)產(chǎn)物取出后離心處理，把上清液倒掉后加入有機(jī)溶劑洗滌反應(yīng)產(chǎn)物多次，最后得到的產(chǎn)物真空干燥后密封保存。在本發(fā)明方法的步驟幻中，所用有機(jī)溶劑為與納米鋁不發(fā)生反應(yīng)的非氧化性有機(jī)溶劑。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、正丁醇、叔丁醇、乙醚、甲苯、二甲苯、四氫呋喃或丙酮中的一種或多種。對(duì)洗滌次數(shù)沒(méi)有限制，優(yōu)選2-6次，更優(yōu)選3-5次，每次洗滌時(shí)用的溶劑可以不同， 例如分別以甲醇、四氫呋喃和丙酮進(jìn)行洗滌。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，對(duì)獲得的產(chǎn)物進(jìn)行干燥，為了避免被空氣中的氧氣氧化或者為了避免吸濕，優(yōu)選真空干燥，真空度優(yōu)選為0 lOKPa。出于類(lèi)似理由，對(duì)干燥后的產(chǎn)品密封保存。根據(jù)本發(fā)明方法獲得的納米鋁的外觀為深灰色，粒徑隨反應(yīng)條件的改變有所改變，粒徑從lO-lOOnm，其電鏡照片如圖1所示。X-射線粉末衍射圖如圖2所示，從圖中可以看到鋁單質(zhì)的五個(gè)特征衍射峰，其峰位分別為38.30° (111),44. 54° (200), 64. 94° (220),78. 08° (311)、82.22° (222)；說(shuō)明得到的產(chǎn)物是鋁單質(zhì)。目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上還沒(méi)有化學(xué)方法制備的納米鋁產(chǎn)品，而本發(fā)明方法屬于化學(xué)方法，采用熱分解鋁化合物的方法制得了符合納米級(jí)的鋁單質(zhì)。與現(xiàn)有的其他生產(chǎn)方法相比， 本發(fā)明方法在相對(duì)較低的溫度下，在常壓條件下就能制備納米鋁，因此具有成本低、安全性高、操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)品粒度可控的優(yōu)點(diǎn)。以下通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步解釋或說(shuō)明本發(fā)明內(nèi)容。但所提供的實(shí)施例不應(yīng)被理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍構(gòu)成限制。實(shí)施例1在氮?dú)獗Ｗo(hù)的情況下，在三口圓底燒瓶中裝入0.無(wú)水AlCl3, 0. 2277g(6mmol)LiAlH4，7. 869g(30mmol)TPP(三苯基膦)和 20ml 二甲苯，不斷攪拌。用橡皮塞密封三個(gè)口 ；進(jìn)行超聲分散10-120分鐘。在攪拌的條件下，以2°C /分鐘的升溫速率把溫度緩慢提升至160°C，反應(yīng)過(guò)程中不斷通入氮?dú)猓磻?yīng)時(shí)間為1小時(shí)，觀察溶液顏色有灰色變?yōu)楹谏?，反?yīng)結(jié)束，停止加熱，在不斷通入氮?dú)馇闆r下將溫度降低到室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物取出后放入離心管進(jìn)行離心，把上清液倒掉后，分別用甲醇、四氫呋喃和丙酮洗滌反應(yīng)產(chǎn)物，將得到的產(chǎn)物真空干燥后裝入密封袋。
根據(jù)實(shí)施例1制得的鋁單質(zhì)顆粒的透射電鏡照片見(jiàn)圖1，其粒徑大部分介于30nm 至70nm之間。該納米鋁顆粒的XRD衍射圖如圖2所示，從圖中可以看到鋁單質(zhì)的五個(gè)特征衍射峰，其峰位分別為 38.30 ° (111),44. 54 ° (200),64. 94 ° (220),78. 08 ° (311)、 82.22° (222) 實(shí)施例2在氮?dú)獗Ｗo(hù)的情況下，在三口圓底燒瓶中裝入0.無(wú)水AlCl3, 0. 2277g(6mmol)LiAlH4，7. 869g(30mmol)TPP(三苯基膦)和 20ml 二甲苯，不斷攪拌。用橡皮塞密封三個(gè)口 ；進(jìn)行超聲分散10-120分鐘。在攪拌的條件下，以3°C /分鐘的升溫速率把溫度緩慢提升至170°C，反應(yīng)過(guò)程中不斷通入氮?dú)猓磻?yīng)時(shí)間為1小時(shí)30分鐘，觀察溶液顏色有灰色變?yōu)楹谏?，反?yīng)結(jié)束，停止加熱，在不斷通入氮?dú)馇闆r下將溫度降低到室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物取出后放入離心管進(jìn)行離心，把上清液倒掉后，分別用乙醇、甲苯和乙醚洗滌反應(yīng)產(chǎn)物，將得到的產(chǎn)物真空干燥后裝入密封袋。根據(jù)實(shí)施例2制得的鋁單質(zhì)顆粒的透射電鏡照片顯示其粒徑大部分介于20nm至 60nm之間。從該納米鋁顆粒的XRD衍射圖可以看到鋁單質(zhì)的五個(gè)特征衍射峰。實(shí)施例3在氮?dú)獗Ｗo(hù)的情況下，在三口圓底燒瓶中裝入0.651gOmmOl)無(wú)水Al (ClO4)3， 0. 2277g(6mmol)LiAlH4，7. 869g(30mmol)TPP(三苯基膦)和 20ml 二甲苯，不斷攪拌。用橡皮塞密封三個(gè)口 ；進(jìn)行超聲分散10-120分鐘。在攪拌的條件下，以4°C /分鐘的升溫速率把溫度緩慢提升至180°C，反應(yīng)過(guò)程中不斷通入氮?dú)猓磻?yīng)時(shí)間為50分鐘，觀察溶液顏色有灰色變?yōu)楹谏?，反?yīng)結(jié)束，停止加熱， 在不斷通入氮?dú)馇闆r下將溫度降低到室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物取出后放入離心管進(jìn)行離心，把上清液倒掉后，分別用乙醇、丙酮和乙醚洗滌反應(yīng)產(chǎn)物，將得到的產(chǎn)物真空干燥后裝入密封袋。根據(jù)實(shí)施例3制得的鋁單質(zhì)顆粒的透射電鏡照片顯示其粒徑大部分介于40nm至 90nm之間。由該納米鋁顆粒的XRD衍射圖可以看到鋁單質(zhì)的五個(gè)特征衍射峰。實(shí)施例4在氮?dú)獗Ｗo(hù)的情況下，在三口圓底燒瓶中裝入0.342g(lmmOl)無(wú)水硫酸鋁， 0. 2277g(6mmol)LiAlH4,6. 070g(30mmmo)三丁基膦和20ml 二甲苯，不斷攪拌。用橡皮塞密封三個(gè)口 ；進(jìn)行超聲分散10-120分鐘。在攪拌的條件下，以3°C /分鐘的升溫速率把溫度緩慢提升至150°C，反應(yīng)過(guò)程中不斷通入氮?dú)?，反?yīng)時(shí)間為90分鐘，觀察溶液顏色有灰色變?yōu)楹谏磻?yīng)結(jié)束，停止加熱， 在不斷通入氮?dú)馇闆r下將溫度降低到室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物取出后放入離心管進(jìn)行離心，把上清液倒掉后，分別用甲醇、甲醚和丙酮洗滌反應(yīng)產(chǎn)物，將得到的產(chǎn)物真空干燥后裝入密封袋。根據(jù)實(shí)施例4制得的鋁單質(zhì)顆粒的透射電鏡照片顯示其粒徑大部分介于20nm至 IOOnm之間。由該納米鋁顆粒的XRD衍射圖可以看到鋁單質(zhì)的五個(gè)特征衍射峰。根據(jù)上述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)描述。需說(shuō)明的是，以上的實(shí)施例僅僅為了
8舉例說(shuō)明本發(fā)明而已。在不偏離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出本發(fā)明的多種替換方案和改進(jìn)方案，其均應(yīng)被理解為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制備納米鋁的方法，包括以下步驟步驟1)，在惰性氣體保護(hù)的情況下，將原料無(wú)機(jī)鋁鹽化合物、氫化鋰鋁、和含磷添加劑以及有機(jī)溶劑加入反應(yīng)器中，采用攪拌或超聲的方法把原料分散到有機(jī)溶劑中；步驟2、，在攪拌的條件下把反應(yīng)器溫度緩慢提升至140-200°c，反應(yīng)過(guò)程中不斷通入惰性氣體，反應(yīng)時(shí)間為5分鐘-2小時(shí)，升溫速率控制在0. 5-10°C /分鐘；反應(yīng)過(guò)程中保持?jǐn)嚢璨⒉粩嗤ㄈ攵栊詺怏w，直到反應(yīng)結(jié)束，在保持通入惰性氣體的條件下降溫；步驟幻，將反應(yīng)產(chǎn)物取出后離心處理，把上清液倒掉后加入有機(jī)溶劑洗滌反應(yīng)產(chǎn)物多次，最后得到的產(chǎn)物真空干燥后密封保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)中，所述無(wú)機(jī)鋁鹽化合物為無(wú)水氯化鋁、無(wú)水高氯酸鋁、無(wú)水硫酸鋁、無(wú)水醋酸鋁中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，無(wú)機(jī)鋁鹽化合物和氫化鋰鋁的摩爾比滿足以下條件無(wú)機(jī)鋁鹽化合物的摩爾數(shù)(以鋁離子計(jì))氫化鋰鋁的摩爾數(shù)=1 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟1)中所述的含磷添加劑為非氧化性有機(jī)膦，優(yōu)選三芳基膦和三烷基膦，所述三芳基膦如三苯基膦，所述三烷基膦中烷基為碳原子數(shù)為1 30的烷基，優(yōu)選碳原子數(shù)為2 25的烷基，如三乙基膦、三丙基膦、 三丁基膦、三戊基膦、三己基膦、三庚基膦、三辛基膦、三壬基膦、三癸基膦、三(十一烷基) 膦、三(十二烷基)膦、三(十三烷基)膦、三(十四烷基)膦、三(十五烷基)膦、三(十六烷基)膦、三(十七烷基)膦、三(十八烷基)膦、三(十九烷基)膦、三(二十烷基)膦、 三(二十一烷基)膦、三(二十二烷基)膦、三(二十三烷基)膦、三(二十四烷基)膦、三 (二十五烷基)膦，所述含磷添加劑用量為氫化鋰鋁摩爾量的1-10倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟1)中，所述有機(jī)溶劑為非氧化性有機(jī)溶劑，優(yōu)選甲醇、乙醇、正丁醇、叔丁醇、乙醚、甲苯、二甲苯、DMF、DMS0、乙二醇、丙二醇、四氫呋喃，所述有機(jī)溶劑用量為氫化鋰鋁質(zhì)量的 50 倍-200。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟幻中，在攪拌的條件下，以0. 5-10°C /分鐘，優(yōu)選1_8°C /分鐘，更優(yōu)選2-6°C /分鐘，最優(yōu)選3-5°C /分鐘的升溫速率，將反應(yīng)器溫度升至140-20(TC，優(yōu)選145-190°C，更優(yōu)選 150-180°C，最優(yōu)選155-170°C，反應(yīng)過(guò)程中不斷通入惰性氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟2)中，升溫反應(yīng)時(shí)間為5分鐘-2小時(shí)，優(yōu)選15分鐘-1小時(shí)45分鐘，更優(yōu)選30 分鐘-1小時(shí)30分鐘，最優(yōu)選45分鐘-1小時(shí)15分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟2)中，反應(yīng)結(jié)束后，降低反應(yīng)溫度，優(yōu)選將溫度降低到室溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟幻中，所述有機(jī)溶劑為非氧化性有機(jī)溶劑，優(yōu)選甲醇、乙醇、正丁醇、叔丁醇、乙醚、甲苯、二甲苯、四氫呋喃和丙酮；洗滌次數(shù)優(yōu)選2-6次，更優(yōu)選3-5次。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的方法制備的納米鋁，其粒徑為lO-lOOnm，X-射線粉末衍射圖表現(xiàn)出鋁單質(zhì)的五個(gè)特征衍射峰，其峰位分別為38. 30° (111),44. 54° (200),·64.94° (220) ,78. 08° (311) ,82. 22° (222)
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備納米級(jí)鋁的方法，利用化學(xué)方法，主要是采用熱分解鋁化合物的方法來(lái)制備納米鋁，所制得的納米鋁粒徑為10-100nm，X-射線粉末衍射圖表現(xiàn)出鋁單質(zhì)的五個(gè)特征衍射峰。本發(fā)明具有低成本、安全性高、操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)品粒度可控的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22F9/24GK102218545SQ20111014220
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者崔玉民, 崔越, 徐征, 章橋新, 趙謖玲, 陶棟梁, 黃進(jìn) 申請(qǐng)人:陶棟梁