專利名稱：一種水熱-熔劑工藝制備一維氧化鋁纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水熱-熔劑工藝制備一維氧化鋁纖維的方法，屬無機(jī)化工材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一維氧化鋁纖維具有熔點(diǎn)高(2040°C)、強(qiáng)度高(模量21GPa)、 一維取向及與金屬鋁相 容性好等特點(diǎn)，是一種力學(xué)性能十分優(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)增韌劑，可用于制備高性能鋁基、陶瓷基及 聚合物基復(fù)合材料。
一維氧化鋁纖維的制備方法主要有氣相法和液相法。氣相法是在1250-180(TC高溫條件 下使含鋁物氣化，再通過氣相反應(yīng)或氣相沉積方式形成一維氧化鋁纖維。根據(jù)反應(yīng)物不同， 氣相法又可分為金屬鋁氧化法及鹵化鋁水解法。Edwards PL等在1400-150(TC氫氣氛圍中使 金屬鋁與水蒸氣反應(yīng)，生成一維氧化鋁纖維(長(zhǎng)度約100(im，直徑10-30nm) (Edwards PL， HappelRJ， Alumina whisker growth on a single-crystal alumina substrate, JAppl Phys， 1962， 33， 826-827)。Yamai I等在1400-1500。C氬氣氛圍中通過A1F3水解方式制備了一維氧化鋁纖維(長(zhǎng) 度400-500(am，直徑10_50fxm) (Yamai I, SaitoH， Vapor phase growth of alumina whiskers by hydrolysis of aluminum fluoride, J Cryst Growth, 1978,45,511-516)。類似報(bào)道雖. 多(Robert服，Continuous production of alumina whiskers, US Patent 3658469; Shigekazu M, Tadashi S, Method for manufacturing alumina whiskers, US patent 3582271; Mikio K， Hiromitsu T, Itsuo A, Growing of alumina whiskers, Japan Patent 49020099; Hajime S, Alumina whisker, Japan Patent 48073397)，但都需在高溫(1250-1800°C )及苛刻條件(氫氣或氬氣保 護(hù))下進(jìn)行，存在能耗高、反應(yīng)效率低等問題，難以規(guī)?；a(chǎn)。
近年來，液相法具有條件溫和、過程易控等特點(diǎn)而日益引起人們重視。液相法一般先制 備氫氧化鋁前驅(qū)體，然后水熱轉(zhuǎn)化為一維Y-AIOOH，再經(jīng)焙燒形成一維氧化鋁纖維。其中一 維Y-A100H的可控制備是技術(shù)關(guān)鍵，人們對(duì)此開展了不少研究。以堿式鋁鹽、有機(jī)醇鋁及醋 酸鋁等為前驅(qū)物，在150-300。C水熱反應(yīng)1-20小時(shí)，可制備一維Y-A100H (長(zhǎng)度200-500nm， 直徑10-30nm)，但存在產(chǎn)物粗細(xì)不均且缺陷較多等不足(Bugosh J， Fibrous alumina monohydrate and its production, US patent 2915475; BuiningPA， Pathmamanoharan C， Bosboom M， Jansen JBH， Lekkerkerker HNW， Effect of hydrothermal conditions on the morphology of colloidal boehmite particles: implications for fibril formation and monodispersity, J Am Ceram
Soc， 1990， 73， 2385-2390; BuiningPA， Pathmamanoharan C， JansenJBH.， Lekkerkerker HNW， Preparation of colloidal boehmite needles by hydrothermal treatment of aluminum alkoxide precursors, JAmCeramSoc， 1991， 74， 1303-1307; HeJ， Ponton CB， Hydrothermal synthesis and morphology control of boehmite， High Pressure Res， 2001， 20， 241-254)。為了改善7夂熱 產(chǎn)物形貌，人們通過在反應(yīng)體系中添加有機(jī)模板(包括聚氧化乙烯(PE0)、聚乙二醇(PEG)、 聚乙烯醇(PVA)、十六垸基溴化銨(CTAB)、十二烷基磺酸鈉(SDS)等)，利用模板劑的導(dǎo)向作 用促進(jìn)y-AIOOH的一維生長(zhǎng)(Zhu HY， Riches jd， Barry jc， y-Alumina nanofibers prepared from aluminum hydrate with poly(ethylene oxide) surfactant, Chem Mater, 2002, 14, 2086-2093; 朱懷勇，高學(xué)平，區(qū)金秋，潘桂玲，郗英欣，宋德瑛，氧化鋁納米纖維的制備方法，CN 1401576A; LiY， LiuJ， JiaZ， Fabrication of boehmite AIOOH nanofibers by a simple hydrothermal process, Mater Lett, 2006， 60， 3586-3590; QuL， HeC， YangY， HeY， LiuZ， Hydrothermal synthesis of alumina nanotubes templated by anionic surfactant, Mater Lett, 2005， 59， 4034-4037)，上述 措施使Y-A100H的長(zhǎng)徑比有一定程度提高(30-40),但仍存在形貌不均、粒狀/束狀物共存 等問題。無機(jī)離子誘導(dǎo)技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種制備一維納米材料新方法。Zhao Y等 (Zhao Y， Martens WN, Bostrom TE， HY Zhu, RL Frost, Synthesis, Characterization, and surface properties of iron-doped boehmite nanofibers, Langmuir， 2007,23,2110-2116) 在反應(yīng)體系中引入Fe3、通過F^+與A產(chǎn)的相似性進(jìn)行晶格摻雜，促進(jìn)Y-AIOOH—維生長(zhǎng)， 得到長(zhǎng)徑比為50左右的一維氧化鋁纖維，但同樣存在產(chǎn)物聚團(tuán)、分散性差等不足，并且Fe^ 的引入使產(chǎn)物顏色由白變黃。
如何控制Y-AIOOH的熱轉(zhuǎn)化過程是制備一維A1203纖維的另 一技術(shù)關(guān)鍵。在焙燒過程中， Y-A100H需經(jīng)羥基縮合脫水、晶型轉(zhuǎn)變及結(jié)構(gòu)重整等步驟逐漸轉(zhuǎn)化為A1203。前人大多采用 誘導(dǎo)結(jié)晶、降低相變溫度等手段(Murase Yoshio， IGA Takeo， Method for production of needlelike crystalline particles, US patent 5286687;胡鵬，袁方利，黎少華，李晉林， 黃淑蘭， 一種針狀a-Al203納米粉體的制備方法，CN1800023A)減緩形貌破壞，得到的產(chǎn)物 大多孔洞較多，且形貌欠佳(或長(zhǎng)短/粗細(xì)不均或有聚團(tuán)/顆粒物共存)，限制了一維八1203纖 維的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是尋求一種合成形貌規(guī)則、結(jié)晶良好、長(zhǎng)徑比較大的一維氧化鋁纖維 的新方法。
本發(fā)明技術(shù)方案如下
一種水熱-熔劑工藝制備一維氧化鋁纖維的方法，其特征在于，該方法按如下步驟進(jìn)行-
1) 以無機(jī)水溶性鋁鹽為原料，無機(jī)堿或無機(jī)酸為沉淀劑，在10 9(TC和攪拌條件下進(jìn)
行液相沉淀反應(yīng)，得到含無定型氫氧化鋁前驅(qū)體的懸浮液，其中，無機(jī)水溶性鋁鹽、無機(jī)堿
或無機(jī)酸的濃度為0.5-5摩爾/升，無機(jī)水溶性鋁鹽與沉淀劑的摩爾比為1 : 1 4;
2) 將懸浮液過濾、洗滌，然后將固體與濃度為0.1 W。w/v的無機(jī)形貌控制劑水溶液混 合，制成固含為1 20%的懸浮液，將該懸浮液置于高壓反應(yīng)釜，在攪拌、150 300T條件下 水熱處理2 30小時(shí)；所述的無機(jī)形貌控制劑采用硫酸鈉、硫酸鉀、氯化鈉、氯化鉀、硝酸 鈉和硝酸鉀中的任一種。
3) 將水熱反應(yīng)后的懸浮液過濾、洗滌、干燥，得到一維Y-A100H中間產(chǎn)物；
4) 將一維Y-A100H中間產(chǎn)物與無機(jī)水溶性熔劑混合后在空氣氛圍中焙燒，先以0.5 15°C/min升溫速度至200 250°C，保持0. 5 1小時(shí)；再以0. 5 10°C/min速度升溫至 600-650°C，保溫O. 5 1小時(shí)；然后以1 20。C/min速度升溫至800 1200。C并保溫0.5 2 小時(shí)，反應(yīng)完畢后自然冷卻至室溫；其中Y-A100H中間產(chǎn)物與無機(jī)水溶性熔劑的重量比為 100: 0. 1 10;
5) 將焙燒產(chǎn)物水洗、過濾、干燥，即制得直徑1 100nm，長(zhǎng)度O. 5 10Wn，長(zhǎng)徑比50 200，形貌規(guī)則、結(jié)晶良好的一維氧化鋁纖維。
本發(fā)明步驟l)中進(jìn)行液相沉淀反應(yīng)時(shí)的攪拌速度為50-500轉(zhuǎn)/分；所述步驟2)中高壓 反應(yīng)釜中的攪拌速度為50-500轉(zhuǎn)/分；本發(fā)明所述的無機(jī)水溶性鋁鹽為氯化鋁、硫酸鋁、硝酸 鋁、鋁酸鈉和鋁酸鉀中的任一種；無機(jī)堿采用氨水、氫氧化鉀和氫氧化鈉中的任一種；無機(jī) 酸采用鹽酸、硫酸、和硝酸中的任一種；無機(jī)水溶性熔劑為氯化鈉，氯化鉀、氫氧化鈉和氫 氧化鉀中的任一種。
本發(fā)明提出一種水熱-熔劑工藝制備一維氧化鋁纖維的方法，在水熱過程中加入廉價(jià)、無 色的無機(jī)形貌控制劑，利用y-A100H的各向異性及無機(jī)形貌控制劑的選擇性吸附，改變 ，A100H的生長(zhǎng)習(xí)性，形成高長(zhǎng)徑比一維y-A100H中間產(chǎn)物；采取多段慢速升溫方式及添加 無機(jī)水溶性熔劑的方式進(jìn)行焙燒，實(shí)現(xiàn)y-A100H的緩慢脫水，加速？A100H—Al2Cb相變過 程中的物質(zhì)傳遞速率，達(dá)到結(jié)構(gòu)重整及消孔目的，由此制備直徑10 100nrn、長(zhǎng)度0.5 10pm、 長(zhǎng)徑比50~200、形貌規(guī)則、結(jié)晶良好的一維氧化鋁纖維。該方法具有原料廉價(jià)易得、過程溫 和易控、易于工業(yè)推廣等特點(diǎn)。由此制得的一維氧化鋁纖維形貌規(guī)則、結(jié)晶良好、附加值高， 可作為高性能增強(qiáng)材料用于鋁合金、陶瓷、塑料、橡膠等行業(yè)。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。 圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1中常溫產(chǎn)物的形貌。 圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1中水熱產(chǎn)物的形貌。 圖4為本發(fā)明的實(shí)施例1中焙燒產(chǎn)物的形貌。
圖5為本發(fā)明的實(shí)施例1中常溫產(chǎn)物(a)、水熱產(chǎn)物(b)及焙燒產(chǎn)物(c)的X-射線粉末衍射譜圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)單易行的制備一維氧化鋁纖維的新方法?；舅悸肥紫瘸刂苽錈o 定型氫氧化鋁前驅(qū)體，然后在水熱條件下利用無機(jī)形貌控制劑選擇性吸附實(shí)現(xiàn)，A100H的定 向生長(zhǎng)，得到高長(zhǎng)徑比一維Y-A100H;利用多段慢速升溫及熔劑焙燒方式實(shí)現(xiàn)一維？A100H 的低溫慢速脫水和結(jié)構(gòu)重整，得到直徑10~100nm、長(zhǎng)度0.5 10nm、長(zhǎng)徑比50~200、形貌規(guī) 則、結(jié)晶良好的一維八1203纖維。該方法工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、易于推廣。由此制得的氧化 鋁纖維性能優(yōu)越，附加值高，可作為增強(qiáng)材料用于鋁合金、陶瓷、塑料、橡膠等行業(yè)。
本發(fā)明以無機(jī)鋁鹽為原料、無機(jī)堿或無機(jī)酸為沉淀劑，首先常溫合成無定型氫氧化鋁沉 淀，然后在含無機(jī)形貌控制劑的水溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，生成一維，A100H中間產(chǎn)物；再將 Y-A100H與微量無機(jī)水溶性熔劑混合，經(jīng)多段焙燒后得到直徑10 100nrn、長(zhǎng)度0.5~10pm、 長(zhǎng)徑比50~200、形貌規(guī)則、結(jié)晶良好的一維氧化鋁。具體制備方法如下
(1) 以無機(jī)水溶性鋁鹽為原料，無機(jī)堿或無機(jī)酸為沉淀劑，在10 90'C、攪拌(50 500 轉(zhuǎn)/分)條件下進(jìn)行液相沉淀反應(yīng)，生成無定型氫氧化鋁前驅(qū)體，其中無機(jī)水溶性鋁鹽、無機(jī) 堿或無機(jī)酸的濃度為0.5 5摩爾/升，鋁鹽與沉淀劑的摩爾比為1 : 1 4;
(2) 將懸浮液過濾、洗滌，然后將固體和含無機(jī)形貌控制劑(0.1 1% (w/v))的水溶 液置于高壓反應(yīng)釜，制成固含為1 20%的懸浮液，在攪拌(50 500轉(zhuǎn)/分)、150~300°<:條件 下水熱處理2~30小時(shí)；
(3) 將水熱反應(yīng)后的懸浮液過濾、洗滌、干燥，得到一維Y-A100H中間產(chǎn)物；
(4) 將一維Y-A100H中間產(chǎn)物與無機(jī)水溶性熔劑混合，置于馬弗爐在空氣氛圍中焙燒， 先升溫(0.5 15。C/min)至200-250°C后保持0.5-1小時(shí)，再升溫(0.5 10。C/min)至600 650°C 后保溫0.5 1小時(shí),然后繼續(xù)升溫(l-20。C/min)至800 1200°C并保溫0.5 2小時(shí)，反應(yīng)完 畢后自然冷卻至室溫。其中？A100H中間產(chǎn)物與熔劑的重量比為100: 0.1 10。
(5) 將焙燒產(chǎn)物水洗、過濾、干燥后，即可得到直徑5-50nm、長(zhǎng)度0.5~5pm、長(zhǎng)徑比 50-200、形貌規(guī)則、結(jié)晶良好的一維氧化鋁纖維。
所述無機(jī)水溶性鋁鹽為氯化鋁、硫酸鋁、硝酸鋁、鋁酸鈉、鋁酸鉀中的任一種；所述無 機(jī)堿為氨水、氫氧化鉀、氫氧化鈉中的任一種；所述無機(jī)酸為鹽酸、硝酸、硫酸中的任一種； 所述無機(jī)形貌控制劑為硫酸鈉、硫酸鉀、氯化鈉、氯化鉀、硝酸鈉、硝酸鉀中的任一種；所 述無機(jī)水溶性熔劑為氯化鈉，氯化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的任一種。 下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1
配制0.5摩爾/升氯化鋁溶液100毫升，1.5摩爾/升氨水溶液100毫升，P/。(w/v)硫酸鈉溶 液50ml。在25。C、攪拌(300轉(zhuǎn)/分)條件下將氨水溶液加入(2毫升/分)氯化鋁溶液，得無定 型氫氧化鋁懸浮液。將懸浮液過濾、洗滌，然后將沉淀和硫酸鈉溶液加入高壓反應(yīng)釜，在 250°C、攪拌(100轉(zhuǎn)/分)條件下水熱反應(yīng)8小時(shí)，冷卻、過濾、洗滌，得到y(tǒng)-A100H水熱 中間產(chǎn)物；將Y-A100H水熱中間產(chǎn)物與氯化鈉混合，控制二者重量比為100: 5，將混合物置 于馬弗爐，升溫(2 。C/min)至250。C后保持l小時(shí),再升溫(l。C/min)至600。C后保溫0.1小時(shí)， 繼續(xù)升溫(5 °C/min)至800°C并保溫1小時(shí)。焙燒產(chǎn)物自然冷卻至室溫，置于100ml去離子 水中攪拌水洗l小時(shí)，過濾、干燥(100°<:,4小時(shí))后得到平均直徑20nm、平均長(zhǎng)度2pm、 長(zhǎng)徑比為100的一維氧化鋁纖維。
實(shí)施例2
配制1摩爾/升硫酸鋁溶液100毫升，4摩爾/升氫氧化鈉溶液100毫升，10 。/。(w/v)硫酸鉀 溶液50ml。在30。C、攪拌(50轉(zhuǎn)/分)條件下將氫氧化鈉溶液加入(5毫升/分)硫酸鋁溶液， 得無定型氫氧化鋁懸浮液。將懸浮液過濾、洗漆，然后將沉淀和硫酸鉀溶液加入高壓反應(yīng)釜， 在30(TC、攪拌(50轉(zhuǎn)/分)條件下水熱反應(yīng)30小時(shí)，冷卻、過濾、洗滌，得到y(tǒng)-A100H水 熱中間產(chǎn)物；將Y-A100H水熱中間產(chǎn)物與氯化鉀混合，控制二者重量比為100: 10，將混合 物置于馬弗爐，升溫(0.5。C/min)至200°C后保持0.5小時(shí),再升溫(0.5 。C/min)至650°C后保溫1 小時(shí),繼續(xù)升溫(l °C/min)至900。C并保溫2小時(shí)。焙燒產(chǎn)物自然冷卻至室溫，置于100ml去 離子水中攪拌水洗1小時(shí)，過濾、干燥(100°C， 4小時(shí))后得到平均直徑100 nm、平均長(zhǎng)度 10 )am、長(zhǎng)徑比為100的一維氧化鋁纖維。
實(shí)施例3
配制4摩爾/升硝酸鋁溶液100毫升，4摩爾/升氫氧化鉀溶液100毫升，0.1。/。(w/v)氯化鈉 溶液50ml。在10°C、攪拌(500轉(zhuǎn)/分)條件下將氫氧化鉀溶液加入(IO毫升/分)硝酸鋁溶液， 得無定型氫氧化鋁懸浮液。將懸浮液過濾、洗滌，然后將沉淀及氯化鈉溶液加入高壓反應(yīng)釜， 在15(TC、攪拌(100轉(zhuǎn)/分)條件下水熱反應(yīng)2小時(shí)，冷卻、過濾、洗漆，得到y(tǒng)-A100H水
熱中間產(chǎn)物；將y-AOOH水熱中間產(chǎn)物與氯化鈉混合，控制二者重量比為100: 0.1，然后將 混合物置于馬弗爐，升溫(15。C/min)至200°C后保持8小時(shí),然后升溫(10。C/min)至650°C后保 溫0.5小時(shí)，再繼續(xù)升溫(2(fC/min)至1200°C并保溫2小時(shí)。焙燒產(chǎn)物冷卻后置于100ml去 離子水中攪拌水洗1小時(shí)，過濾、干燥(100。C，4小時(shí))后得到平均直徑10nm、平均長(zhǎng)度0.5 Hm、長(zhǎng)徑比為50的一維氧化鋁纖維。 實(shí)施例4
配制1摩爾/升鋁酸鈉溶液100毫升，2摩爾/升鹽酸溶液100毫升，4n/。(w/v)氯化鉀溶液 50ml。在9(fC、攪拌(200轉(zhuǎn)/分)條件下將鹽酸溶液加入(5毫升/分)鋁酸鈉溶液，得無定型 氫氧化鋁懸浮液；將懸浮液過濾、洗滌，然后將沉淀及氯化鉀溶液加入高壓反應(yīng)釜，在20(TC、 攪拌(150轉(zhuǎn)/分)條件下水熱反應(yīng)15小時(shí)，冷卻、過濾、洗滌，得至Uy-A100H水熱中間產(chǎn) 物；將y-A100H水熱中間產(chǎn)物與氫氧化鈉混合，控制二者重量比為100: 6，然后將混合物置 于馬弗爐，升溫(l。C/min)至250°C后保持1小時(shí),然后升溫(0.5 。C/min)至600°C后保溫0.1小 時(shí)，再繼續(xù)升溫(5。C/min)至85(fC并保溫2小時(shí)。焙燒產(chǎn)物冷卻后置于100ml去離子水中攪 拌水洗l小時(shí)，過濾、干燥(10(fC,4小時(shí))后得到平均直徑40nm、平均長(zhǎng)度4 )im、長(zhǎng)徑比 為100的一維氧化鋁纖維。
實(shí)施例5
配制2摩爾/升鋁酸鉀溶液100毫升，3摩爾/升硫酸溶液100毫升，2。/。(w/v)硝酸鈉溶液 50ml。在25。C、攪拌(300轉(zhuǎn)/分)條件下將硫酸溶液加入(3毫升/分)鋁酸鉀溶液，得無定型 氫氧化鋁懸浮液；將懸浮液過濾、洗滌，然后將沉淀及硝酸鈉溶液加入高壓反應(yīng)釜，在18(TC、 攪拌(100轉(zhuǎn)/分)條件下水熱反應(yīng)8小時(shí)，冷卻、過濾、洗滌，得到y(tǒng)-AlOOH水熱中間產(chǎn)物； 將y-A100H水熱中間產(chǎn)物與氫氧化鉀混合，控制二者重量比為100: 1，然后將混合物置于馬 弗爐，升溫(5nc/min)至250°C后保持1小時(shí),然后升溫(5 nc/min)至600°C后保溫0.5小時(shí)，再 繼續(xù)升溫(10。C/min)至1050°C并保溫2小時(shí)。焙燒產(chǎn)物冷卻后置于100ml去離子水中攪拌水 洗1小時(shí)，過濾、洗滌、干燥(100。C,4小時(shí))后得到平均直徑10nm、平均長(zhǎng)度1.5 (im、長(zhǎng) 徑比為150的一維氧化鋁纖維。
實(shí)施例6
配制1摩爾/升鋁酸鈉溶液100毫升，3摩爾/升硝酸溶液100毫升，2。/。(w/v)硝酸鉀溶液 50ml。在3(fC、攪拌(100轉(zhuǎn)/分)條件下將硝酸溶液加入(l毫升/分)鋁酸鈉溶液，得無定型 氫氧化鋁懸浮液；將懸浮液過濾、洗滌，然后將沉淀及硝酸鉀溶液加入高壓反應(yīng)釜，在28(TC、 攪拌(150轉(zhuǎn)/分)條件下水熱反應(yīng)20小時(shí)，冷卻、過濾、洗滌，得到y(tǒng)-A100H水熱中間產(chǎn)物；將Y-A100H水熱中間產(chǎn)物與氯化鈉混合，控制二者重量比為100: 4，然后將混合物置于 馬弗爐，升溫(IO 。C/min)至250°C后保持1小時(shí)，然后升溫(5 。C/min)至600°C后保溫0.1小時(shí), 再繼續(xù)升溫(10。C/min)至900°C并保溫2小時(shí)。焙燒產(chǎn)物冷卻后置于100ml去離子水中攪拌 水洗l小時(shí)，過濾、洗滌、干燥(10(fC，4小時(shí))后得到平均直徑60nm、平均長(zhǎng)度6 )am、長(zhǎng) 徑比為100的一維氧化鋁纖維。
權(quán)利要求
1.一種水熱-熔劑工藝制備一維氧化鋁纖維的方法，其特征在于，該方法按如下步驟進(jìn)行1)以無機(jī)水溶性鋁鹽為原料，無機(jī)堿或無機(jī)酸為沉淀劑，在10～90℃和攪拌條件下進(jìn)行液相沉淀反應(yīng)，得到含無定型氫氧化鋁前驅(qū)體的懸浮液，其中，無機(jī)水溶性鋁鹽、無機(jī)堿或無機(jī)酸的濃度為0.5-5摩爾/升，無機(jī)水溶性鋁鹽與沉淀劑的摩爾比為1∶1～4；2)將懸浮液過濾、洗滌，然后將固體與濃度為0.1～1％w/v的無機(jī)形貌控制劑水溶液混合，制成固含為1～20％的懸浮液，將該懸浮液置于高壓反應(yīng)釜中，在攪拌、150～300℃條件下水熱處理2～30小時(shí)；所述的無機(jī)形貌控制劑采用硫酸鈉、硫酸鉀、氯化鈉、氯化鉀、硝酸鈉和硝酸鉀中的任一種；3)將水熱反應(yīng)后的懸浮液過濾、洗滌、干燥，得到一維γ-AlOOH中間產(chǎn)物；4)將一維γ-AlOOH中間產(chǎn)物與無機(jī)水溶性熔劑混合后在空氣氛圍中焙燒，先以0.5～15℃/min升溫速度至200～250℃，保持0.5～1小時(shí)；再以0.5～10℃/min速度升溫至600-650℃，保溫0.5-1小時(shí)；然后以1～20℃/min速度升溫至800～1200℃并保溫0.5～2小時(shí)，反應(yīng)完畢后自然冷卻至室溫；其中γ-AlOOH中間產(chǎn)物與無機(jī)水溶性熔劑的重量比為100∶0.1～10；5)將焙燒產(chǎn)物經(jīng)水洗、過濾、干燥，即制得直徑1～100nm，長(zhǎng)度0.5～10μm，長(zhǎng)徑比50～200，形貌規(guī)則、結(jié)晶良好的一維氧化鋁纖維。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種水熱-熔劑工藝制備一維氧化鋁纖維的方法，其特征在于: 所述步驟l)中進(jìn)行液相沉淀反應(yīng)時(shí)的攪拌速度為50 500轉(zhuǎn)/分；所述步驟2)中高壓反應(yīng) 釜中的攪拌速度為50 500轉(zhuǎn)/分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的一種水熱-熔劑工藝制備一維氧化鋁纖維的方法，其特征 在于所述的無機(jī)水溶性鋁鹽為氯化鋁、硫酸鋁、硝酸鋁、鋁酸鈉和鋁酸鉀中的任一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的一種水熱-熔劑工藝制備一維氧化鋁纖維的方法，其特征 在于無機(jī)堿采用氨水、氫氧化鉀和氫氧化鈉中的任一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水熱-熔劑工藝制備一維氧化鋁纖維的方法，其特征在于:無機(jī)酸采用鹽酸、硫酸和硝酸中的任一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水熱-熔劑工藝制備一維氧化鋁纖維的方法，其特征在于:無機(jī)水溶性熔劑為氯化鈉，氯化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鉀中的任一種。
全文摘要
一種水熱-熔劑工藝制備一維氧化鋁纖維的方法，屬于無機(jī)化工材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以無機(jī)水溶性鋁鹽為原料，無機(jī)堿或無機(jī)酸為沉淀劑，首先通過常溫合成法制備無定型氫氧化鋁沉淀，然后將其加入含無機(jī)形貌控制劑的水溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到一維薄姆石(γ-AlOOH)中間產(chǎn)物；再將γ-AlOOH與熔劑混合，經(jīng)多段焙燒后即可制得直徑10～100nm、長(zhǎng)度0.5～10μm、長(zhǎng)徑比50～200、形貌規(guī)則、結(jié)晶良好的一維氧化鋁纖維。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、附加值高，易于工業(yè)推廣。利用本發(fā)明制備的一維氧化鋁纖維性能優(yōu)越，附加值高，可作為增強(qiáng)材料用于鋁合金、陶瓷、塑料、橡膠等行業(yè)。
文檔編號(hào)C01F7/00GK101182024SQ200710177969
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日
發(fā)明者何濤波, 蘭 向, 朱萬誠(chéng), 朱慎林, 高立東 申請(qǐng)人:清華大學(xué)