專(zhuān)利名稱(chēng)：采用熔鹽煅燒法制備納米Al的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用熔鹽煅燒法制備納米Al2O3的方法，屬化學(xué)化工技術(shù)領(lǐng)垢。
背景技術(shù)：
納米Al2O3由于具有良好的耐磨性、抗腐蝕性、光學(xué)穩(wěn)定性、電學(xué)性、催化性以及良好的生物相容性，在耐磨、絕緣、阻燃、催化、微電子元件等領(lǐng)域具有特殊的用途，成為一種應(yīng)用最廣、需求最迫切的納米材料。
Al2O3有很多晶型，目前發(fā)現(xiàn)的在十二種以上，其中a-Al2O3高溫穩(wěn)定相，其他均為不穩(wěn)定的過(guò)渡晶相，在高溫下可以轉(zhuǎn)變?yōu)閍相，通過(guò)需要在1230℃以上。γ相是最常見(jiàn)的低溫晶型，具有面心立方晶格，屬于采晶石結(jié)構(gòu)。γ-Al2O3具有很強(qiáng)的吸附能力，在化工、環(huán)境和石油領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
傳統(tǒng)制備納米Al2O3粉體大多數(shù)采用的是氣相法和液相法。氣相法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)條件可以控制、產(chǎn)物易精致，只要控制反應(yīng)氣體的種類(lèi)和分壓就可以獲得顆粒細(xì)小、無(wú)團(tuán)聚或少團(tuán)聚的納米Al2O3顆粒，如中國(guó)專(zhuān)利CN1420082、CN1398787、CN1289723等，但是，該方法要求原料在反應(yīng)前必須完全氣化，這需要消耗很多能量，而且反應(yīng)中需要大量惰性氣體，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，同時(shí)由于設(shè)備復(fù)雜，粉末的收集困難等原因不適合大規(guī)模生產(chǎn)。液相法的顯著優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于很復(fù)雜的材料也可以獲得化學(xué)均勻性很高的納米微粒，而且成末相對(duì)較低，產(chǎn)量也較大，制備方便，不需要很苛刻的條件，適合大規(guī)模生產(chǎn)。如中國(guó)專(zhuān)利CN1341559、CN1342609、CN1583567，但是通常使用的鋁的醇鹽價(jià)格昂貴，而且有些需要有毒的有機(jī)溶劑或者在高溫高壓的條件下才能反應(yīng)。沉淀法作為液相法中最簡(jiǎn)單、相對(duì)高效且可大批量生產(chǎn)的方法，但是大多數(shù)方法要控制PH值，實(shí)驗(yàn)復(fù)雜，成本高，如中國(guó)專(zhuān)利CN1184078、CN1631785等，本發(fā)明采用沉淀法，利用熔鹽輔助技術(shù)制備納米Al2O3粉體，這種方法可以縮短工藝流程，使設(shè)備投資小，產(chǎn)品成本低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在提供一種通過(guò)采用熔鹽煅燒法制備納米Al2O3粉體的新方法。
本發(fā)明一種采用熔鹽輔助煅燒法制備納米Al2O3的方法，其特征在于具有以下的制備過(guò)程和步驟
a.用去離子水配制一定濃度的AlCl3和Na2CO3水溶液備用；AlCl3水溶液的濃度為0.2～0.6mol/L，Na2CO3水溶液的濃度為0.8～1.2mol/L；b.在30～60℃恒溫水浴和強(qiáng)烈攪拌條件下，分兩步以不同滴加速度在上述的AlCl3水溶劑中加入作用沉淀劑的Na2CO3水溶液；第一步，在10～20min時(shí)間內(nèi)以600～1000ml/h的滴加速度加入60～80％的沉淀劑Na2CO3溶液；第二步在15～25min時(shí)間內(nèi)以較慢滴加速度200～300ml/h加入剩余的沉淀劑Na2CO3溶液；c.Na2CO3水溶液滴加完畢后，在30～60℃水浴加熱條件下持續(xù)反應(yīng)30～60min；d.將上述反應(yīng)所得的含有白色凝膠狀沉淀的母液陳化一段時(shí)間后，進(jìn)行抽濾，并采用去離子水、無(wú)水乙醇對(duì)沉淀物進(jìn)行多次洗滌；將得到的前驅(qū)物置于40～60℃的干燥箱中干燥；e.將上述所得的干燥前驅(qū)物與熔鹽按一定比例均勻混合；熔鹽為NaNO3、KNO3、LiNO3硝酸鹽中的任一種；前驅(qū)物與熔鹽的重量比例為1∶6～1∶12；將上述前物與熔鹽的混合物放在真空爐中，在350～700℃溫度下進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)間為0.5～2.0h；f.將上述的煅燒產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫后，再次用無(wú)水乙醇、去離子水進(jìn)行多次洗滌，洗去多余的熔鹽，經(jīng)干燥后最終得到納米Al2O3的白色粉體。
本發(fā)明方法利用熔鹽輔助煅燒的技術(shù)來(lái)制備納米Al2O3粉體，其工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉。
本發(fā)明中加入熔鹽輔助煅燒的方法可促進(jìn)Al2O3晶相的轉(zhuǎn)變。


圖1為添加不同熔鹽Li、Na、K硝酸鹽的前驅(qū)物350℃煅燒后最終產(chǎn)物的XRD圖。
圖2為添加NiNO3熔鹽的前驅(qū)物550℃煅燒后最終產(chǎn)物的XRD圖。
圖3為添加不同熔鹽輔助煅燒后產(chǎn)物的TEM圖具體實(shí)施方式
現(xiàn)將本發(fā)明的實(shí)施例具體敘述于后。
實(shí)施例一本實(shí)施例的制備步驟如下(1)用去離子水配制0.4mol/L的AlCl3水溶液和1mol/L的Na2CO3水溶液備用；(2)將上述的Na2CO3水溶液作為沉淀劑，在40℃恒溫水浴和強(qiáng)烈攪拌條件下，分兩步在上述的AlCl3水溶液中加入Na2CO3水溶液；第一步，前15min內(nèi)以800ml/L的滴加速度快速加入70％的Na2CO3溶液沉淀劑；第二步，在20min內(nèi)以240ml/h滴加速度慢速加入剩余30％的Na2CO3溶液沉淀劑；(3)Na2CO3水溶液滴加完畢后，在40℃水浴加熱條件下持續(xù)反應(yīng)30min；(4)將上述反應(yīng)所得的含有白色凝膠狀沉淀的母液陳化一定時(shí)間后，進(jìn)行抽濾，并采用去離子水、無(wú)水乙醇對(duì)沉淀物進(jìn)行三次洗滌；將得到的前驅(qū)物置于60℃的干燥箱中干燥；(5)將上述所得的干燥前驅(qū)物與熔鹽Na2CO3按1∶6的重量比例均勻混合，然后將該混合物放在真空爐中，在350℃溫度下進(jìn)行煅燒1h；(6)將上述煅燒產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫后，再次用無(wú)水乙醇和去離子水進(jìn)行三次洗滌，洗去多余的熔鹽，經(jīng)干燥后最終得到納米Al2O3白色粉體。
實(shí)施例二本實(shí)施例的制備步驟如下(1)用去離子水配制0.4mol/L的AlCl3水溶液和1mol/L的Na2CO3水溶液備用；(2)將上述的Na2CO3水溶液作為沉淀劑，在40℃恒溫水浴和強(qiáng)烈攪拌條件下，分兩步在上述的AlCl3水溶液中加入Na2CO3水溶液；第一步，前15min內(nèi)以800ml/L的滴加速度快速加入70％的Na2CO3溶液沉淀劑；第二步，在20min內(nèi)以240ml/h滴加速度慢速加入剩余30％的Na2CO3溶液沉淀劑；(3)Na2CO3水溶液滴加完畢后，在40℃水浴加熱條件下持續(xù)反應(yīng)30min；(4)將上述反應(yīng)所得的含有白色凝膠狀沉淀的母液陳化一定時(shí)間后，進(jìn)行抽濾，并采用去離子水、無(wú)水乙醇對(duì)沉淀物進(jìn)行三次洗滌；將得到的前驅(qū)物置于60℃的干燥箱中干燥；(5)將上述所得的干燥前驅(qū)物與熔鹽KNO3按1∶6的重量比例均勻混合，然后將該混合物放在真空爐中，在350℃溫度下進(jìn)行煅燒1h；(6)將上述煅燒產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫后，再次用無(wú)水乙醇和去離子水進(jìn)行三次洗滌，洗去多余的熔鹽，經(jīng)干燥后最終得到納米。
實(shí)施例三本實(shí)施例的制備過(guò)程和步驟與上述實(shí)施例1完全相同。不同的是在第5步驟中采用的熔鹽為L(zhǎng)iNO3，且前驅(qū)物與熔鹽LiNO3按1∶6的重量比例混合，混合物在真空爐中于350℃溫度下煅燒1小時(shí)，經(jīng)洗滌干燥后最終制得納米Al2O3。
實(shí)施例四本實(shí)施例的制備過(guò)程和步驟與上述實(shí)施例1完全相同。不同的是在第5步驟中采用的熔鹽為L(zhǎng)iNO3，且前驅(qū)物與熔鹽LiNO3按1∶12的重量比例混合，混合物在真空爐中于550℃溫度下煅燒1小時(shí)，經(jīng)洗滌干燥后最終制得納米Al2O3。對(duì)上述實(shí)施例所得產(chǎn)物的儀器測(cè)試(1)將上述實(shí)施例1～4樣品進(jìn)行XRD測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。圖1、圖2中分別是在350℃和550℃下不同熔鹽NaNO3、KNO3、LiNO3輔助煅燒后產(chǎn)物的XRD圖。不同溫度下直接煅燒后，產(chǎn)物均可標(biāo)定為立方相Al2O3。在550℃下產(chǎn)物結(jié)晶狀況好于350℃。添加6倍一元熔鹽煅燒結(jié)果，產(chǎn)物衍射峰可以標(biāo)定為γ-Al2O3；添加12倍一元LiNO3熔鹽在550℃煅燒后，產(chǎn)物的衍射峰也標(biāo)定為γ-Al2O3。說(shuō)明在相同溫度下，添加熔鹽導(dǎo)致了產(chǎn)物晶相發(fā)生了變化。
(2)將實(shí)施例1～4所得到的樣品進(jìn)行TEM測(cè)試，由TEM圖可得知，350℃煅燒條件下，樣品Al2O3中100～200nm顆粒；添加6倍一元熔鹽后，樣品的形貌也有不同的變化，Al2O3(加NaNO3熔鹽)為20nm左右的片狀結(jié)晶狀態(tài)；產(chǎn)物Al2O3(加NiNO3熔鹽)中出現(xiàn)大的片狀結(jié)構(gòu)，厚度在30～40nm。在550℃溫度下，添加12倍NiNO3后，產(chǎn)物Al2O3粒徑減小，約20nm左右。
權(quán)利要求
1.一種采用熔鹽輔助煅燒法制備納米Al2O3的方法，其特征在于具有以下的制備過(guò)程和步驟a.用去離子水配制一定濃度的AlCl3和Na2CO3水溶液備用；AlCl3水溶液的濃度為0.2～0.6mol/L，Na2CO3水溶液的濃度為0.8～1.2mol/L；b.在30～60℃恒溫水浴和強(qiáng)烈攪拌條件下，分兩步以不同滴加速度在上述的AlCl3水溶劑中加入作用沉淀劑的Na2CO3水溶液；第一步，在10～20min時(shí)間內(nèi)以600～1000ml/h的滴加速度加入60～80％的沉淀劑Na2CO3溶液；第二步在15～25min時(shí)間內(nèi)以較慢滴加速度200～300ml/h加入剩余的沉淀劑Na2CO3溶液；c.Na2CO3水溶液滴加完畢后，在30～60℃水浴加熱條件下持續(xù)反應(yīng)30～60min；d.將上述反應(yīng)所得的含有白色凝膠狀沉淀的母液陳化一段時(shí)間后，進(jìn)行抽濾，并采用去離子水、無(wú)水乙醇對(duì)沉淀物進(jìn)行多次洗滌；將得到的前驅(qū)物置于40～60℃的干燥箱中干燥；e.將上述所得的干燥前驅(qū)物與熔鹽按一定比例均勻混合；熔鹽為NaNO3、KNO3、LiNO3硝酸鹽中的任一種；前驅(qū)物與熔鹽的重量比例為1∶6～1∶12；將上述前物與熔鹽的混合物放在真空爐中，在350～700℃溫度下進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)間為0.5～2.0h；f.將上述的煅燒產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫后，再次用無(wú)水乙醇、去離子水進(jìn)行多次洗滌，洗去多余的熔鹽，經(jīng)干燥后最終得到納米Al2O3的白色粉體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用熔鹽輔助煅燒法制備納米Al
文檔編號(hào)C01F7/30GK101070175SQ200710041189
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者施利毅, 韓丹丹, 杭建忠, 馮欣 申請(qǐng)人:上海大學(xué)