CN102659154A - 一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法 - Google Patents
一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102659154A CN102659154A CN2012101517891A CN201210151789A CN102659154A CN 102659154 A CN102659154 A CN 102659154A CN 2012101517891 A CN2012101517891 A CN 2012101517891A CN 201210151789 A CN201210151789 A CN 201210151789A CN 102659154 A CN102659154 A CN 102659154A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- nanometer
- room temperature
- fluoride
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法，其特征在于将氢氧化钠溶液和氢氧化铝粉末在一定温度下回流得到半透明状溶液，通过滴加稀硝酸得到氧化铝前驱体，然后将此烘干过的氧化铝前驱体在亲水性N，N-二甲基甲酰胺溶剂中与氟化物充分混合均匀，烘干，采用程序升温的方式，焙烧得到纳米α-Al2O3粉末，粒径均在300nm以下。本发明引入氟化物，降低了纳米α-Al2O3的成相温度，减轻了能源损耗，并且制备工艺简单、操作安全、成本低、产品纯度高，粒径均匀，易于实现大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于无机材料制备领域，涉及一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法，特别涉及一种低焙烧温度制备纳米α-Al2O3粉末的方法。
背景技术
纳米α-Al2O3因其表面原子与体相总原子数之比随粒径尺寸的减小而急剧增大，所以显示出强烈的体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，进而在光、电、热力学和化学反应等许多方面表现出一系列的优异性能。因此它在磨料、结构材料、发光材料、航空航天、催化剂及其载体等领域具有广阔的应用和发展前景。
目前纳米α-Al2O3的制备主要停留在探索试验阶段，虽然也进行了一些探索性的工业化水平的生产，但大多数制备方法得到的纳米氧化铝粒径分布较宽，并且制备过程重复性差。铝盐热分解法要求在高温条件下进行，需要特殊的加热设备，且热分解常释放大量有害气体，不利于环保。沉淀法和水解法很难有效的控制粒子的大小和团聚，其生成的中间产物为胶态的氢氧化铝沉淀，内含有大量水分和羟基，在干燥和高温煅烧过程中颗粒间毛细管力和羟基缩合的作用导致所得氧化铝粉体产生硬团聚，并严重影响烧结体的微观结构和性能。另外，纳米α-Al2O3的焙烧温度需要1300℃以上，既提高了对设备的要求又浪费了大量能源。
CN 102328941A公开了一种制备纳米氧化铝的方法，采用超重力法，以硝酸铝和蔗糖为原料，在高速旋转的螺旋通道旋转床中循环滴加弱碱，然后分别在600-800℃、1100-1400℃下煅烧得到γ相和α相氧化铝，此方法步骤简单，原料易得，但是对设备要求高，成本高，并且煅烧温度很高，浪费能源。
CN 02111001.8公开了一种高烧结活性氧化铝粉体的制备方法，用铝无机盐和碳酸氢铵为原料，通过碳酸铝铵在高温下热分解制备了α-Al2O3，尺寸小于400nm，此原料路线对环境污染小，但是此方法制备的氧化铝粒子颗粒不均匀，分布较宽。
CN 102040237A公开了一种制备纳米氧化铝的方法，采用气相合成法以铝盐为原料合成纳米氧化铝，用有机高分子网络定位法合成氧化铝前驱体，然后采用冷冻干燥法干燥，煅烧制得纳米氧化铝，此方法操作步骤简单、设备简易、成本低廉，但是添加的助剂较多，焙烧时产生的气体对环境污染严重。
CN 200310100398.8公开了一种超细氧化铝粉体材料制备技术。该方法用硝酸铝和氨水作为原料，通过添加分散剂、吸附剂、还原剂和螯合剂制备的γ-Al2O3粒径在8-11nm，α-Al2O3粒径在42-100nm，其原料成本低廉，提高了产品纯度，但添加的助剂较多，至少要添加四种有机物。
Hui Li等人在Ceramics International上发表的Preparation of a Nano-Sized α-Al2o3Powder from aSupersaturated Sodium Aluminate Solution提到一种制备纳米α-Al2O3的方法。该方法采用硝酸铝和氢氧化钠作为原料，在制备过程中加入聚乙二醇20000作为分散剂，纳米α-Al2O3作为晶种，然后程序升温至1150℃焙烧，得到平均粒径为30-40nm的α-Al2O3，该方法原料成本低廉，得到的纳米α-Al2O3颗粒小且分布均匀，但是制备周期长且重复性较差。
YiQuan Wu等人在Materials Letters上发表的Influence of AlF3 and ZnF2 on the Phase Transformation ofGamma to Alpha Alumina中提到一种制备纳米α-氧化铝的方法，以硝酸铝和氨水为原料，添加少量氟化铝或氟化锌，经过24小时球磨制成粒径约为40nm的α-Al2O3，该方法原料成本低廉，颗粒粒径较小，但制备耗时较长，并且需要机械球磨浪费能源，不适合工业化生产。
Hongxia Lu等人在Materials Science & Engineering A上发表了Preparation of Plate-like α-Al2O3UsingNano-aluminum Seeds by Wet-chemical methods中提到一种棒状纳米α-Al2O3的制备方法。文中采用湿化学法，以硝酸铝和氨水为原料，同样加入高纯纳米α-Al2O3作为晶种，程序升温到1100℃制得平均粒径为80nm、长为300nm左右的棒状α-Al2O3颗粒，操作步骤简单，成本低廉，但是需要高纯超细的α-Al2O3作晶种且重复性差。
Gaofeng Fu等人在Transactions of Nonferrous Metals Society of China上发表的Influence of AlF3 andHydrothermal Conditions on Morphologies of α-Al2O3中提到一种采用水热合成发制备α-Al2O3的方法，以异丙醇铝为原料，添加少量氟化铝然后水热晶化24h，制得粒径约为10um的片状α-Al2O3，颗粒大小均匀，产品纯度高，但成本较高，制备周期较长，产品颗粒较大，不适合工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足，解决了工艺及设备复杂、环境污染、焙烧温度高、α-Al2O3颗粒容易烧结、难以实现工业化等问题。
本发明的具体步骤是：
(1)纳米氧化铝前驱体的合成
首先在室温下将氢氧化钠加入100g蒸馏水中，完全溶解后加入氢氧化铝粉末并搅拌均匀，然后在一定温度下回流并搅拌至溶液呈半透明状，待溶液冷却至室温后，在超声频率为40KHz、搅拌速度为800rpm的超声搅拌状态下，将溶有聚乙二醇的稀硝酸以5.5mL/min的速度滴加到上述溶液中至pH值在6-7之间，继续搅拌2h后进行抽滤，将滤饼置于120℃下烘干得到纳米氧化铝前驱体；
(2)纳米α-Al2O3的合成
室温下，将制备的纳米氧化铝前驱体加到分散介质中，搅拌均匀后加入添加剂并继续搅拌4h，随后在120℃油浴中将所得浆液搅拌烘干得到白色粉末；然后将白色粉末置于马弗炉中，从室温开始以程序升温的方式升温至800-900℃焙烧2h，从而制得纳米α-Al2O3粉末。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)操作简单，成本低廉，且未引入任何杂质离子，产品纯度高；
(2)反应步骤简单，反应仪器简易，制备周期短，易于实现工业化生产；
(3)避免了大量有机助剂的加入，对环境无污染；
(4)氟化铝的使用降低了α-Al2O3的成相温度，降低了对焙烧设备的要求，减轻了能源损耗，并且产品颗粒均匀，粒径在300nm以下。
附图说明
图1是本发明所述的制备纳米α-Al2O3粉末方法中实施例1所得到的α-Al2O3的XRD衍射谱图。
图2是本发明所述的制备纳米α-Al2O3粉末方法中实施例1所得到的α-Al2O3的SEM照片。
具体实施方式
实施例1：
(1)室温下，将50g氢氧化钠加入100g蒸馏水中，完全溶解后再加入70g氢氧化铝粉末并搅拌均匀，然后在120℃下回流并搅拌至溶液呈半透明状，待溶液冷却至室温后，在超声频率为40KHz、搅拌速度为800rpm的超声搅拌状态下，将450mL溶有0.57g聚乙二醇6000、浓度为2.0mol/L的稀硝酸以5.5mL/min的速度滴加到上述溶液中至pH值在6-7之间，继续搅拌2h后进行抽滤，将滤饼置于120℃下烘干得到纳米氧化铝前驱体；
(2)室温下称取10g纳米氧化铝前驱体加入50g N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀后加入0.5g氟化铝，常温状态下继续搅拌4h，然后置于120℃油浴中将所得浆液搅拌烘干得到白色粉末，然后将白色粉末置于马弗炉中，从室温开始，以2℃/min的升温速率升至900℃焙烧2h，从而制得纳米α-Al2O3粉末A，粒径基本上在200～300nm。
实施例2：
(1)室温下，将70g氢氧化钠加入100g蒸馏水中，完全溶解后再加入90g氢氧化铝粉末并搅拌均匀，然后在140℃下回流并搅拌至溶液呈半透明状，待溶液冷却至室温后，在超声频率为40KHz、搅拌速度为800rpm的超声搅拌状态下，将225mL溶有1.70g聚乙二醇2000、浓度为4.0mol/L的稀硝酸以5.5mL/min的速度滴加到上述溶液中至pH值在6-7之间，继续搅拌2h后进行抽滤，将滤饼置于120℃下烘干得到纳米氧化铝前驱体；
(2)室温下称取10g纳米氧化铝前驱体加入50g N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀后加入0.5g氟化铝，常温状态下继续搅拌4h，然后置于120℃油浴中将所得浆液搅拌烘干得到白色粉末，然后将白色粉末置于马弗炉中，从室温开始，以2℃/min的升温速率升至900℃焙烧2h，从而制得纳米α-Al2O3粉末B。
实施例3：
(1)室温下，将60g氢氧化钠加入100g蒸馏水中，完全溶解后再加入80g氢氧化铝粉末并搅拌均匀，然后在100℃下回流并搅拌至溶液呈半透明状，待溶液冷却至室温后，在超声频率为40KHz、搅拌速度为800rpm的超声搅拌状态下，将450mL溶有2.84g聚乙二醇1500、浓度为2.0mol/L的稀硝酸以5.5mL/min的速度滴加到上述溶液中至pH值在6-7之间，继续搅拌2h后进行抽滤，将滤饼置于120℃下烘干得到纳米氧化铝前驱体；
(2)室温下称取10g纳米氧化铝前驱体加入20g N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀后加入0.5g氟化铝，常温状态下继续搅拌4h，然后置于120℃油浴中将所得浆液搅拌烘干得到白色粉末，然后将白色粉末置于马弗炉中，从室温开始，以2℃/min的升温速率升至900℃焙烧2h，从而制得纳米α-Al2O3粉末C。
实施例4：
(1)室温下，将50g氢氧化钠加入100g蒸馏水中，完全溶解后再加入70g氢氧化铝粉末并搅拌均匀，然后在120℃下回流并搅拌至溶液呈半透明状，待溶液冷却至室温后，在超声频率为40KHz、搅拌速度为800rpm的超声搅拌状态下，将300mL溶有2.84g聚乙二醇6000、浓度为3.0mol/L的稀硝酸以5.5mL/min的速度滴加到上述溶液中至pH值在6-7之间，继续搅拌2h后进行抽滤，将滤饼置于120℃下烘干得到纳米氧化铝前驱体；
(2)室温下称取10g纳米氧化铝前驱体加入80g N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀后加入0.2g氟化铝，常温状态下继续搅拌4h，然后置于120℃油浴中将所得浆液搅拌烘干得到白色粉末，然后将白色粉末置于马弗炉中，从室温开始，以2℃/min的升温速率升至900℃焙烧2h，从而制得纳米α-Al2O3粉末D。
实施例5：
(1)室温下，将50g氢氧化钠加入100g蒸馏水中，完全溶解后再加入70g氢氧化铝粉末并搅拌均匀，然后在130℃下回流并搅拌至溶液呈半透明状，待溶液冷却至室温后，在超声频率为40KHz、搅拌速度为800rpm的超声搅拌状态下，将300mL溶有1.70g聚乙二醇20000、浓度为3.0mol/L的稀硝酸以5.5mL/min的速度滴加到上述溶液中至pH值在6-7之间，继续搅拌2h后进行抽滤，将滤饼置于120℃下烘干得到纳米氧化铝前驱体；
(2)室温下称取10g纳米氧化铝前驱体加入80g N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀后加入1.0g氟化铝，常温状态下继续搅拌4h，然后置于120℃油浴中将所得浆液搅拌烘干得到白色粉末，然后将白色粉末置于马弗炉中，从室温开始，以2℃/min的升温速率升至900℃焙烧2h，从而制得纳米α-Al2O3粉末E。
实施例6：
操作步骤如实施例1中所述，只将氟化物改为氟化锌，制得纳米α-Al2O3粉末F。
实施例7：
操作步骤如实施例1中所述，只将氟化物改为氟化锂，制得纳米α-Al2O3粉末G。
实施例8：
操作步骤如实施例1中所述，只将氟化物改为氟化铵，制得纳米α-Al2O3粉末H。
实施例9：
操作步骤如实施例1中所述，只将升温速率改为5℃/min，制得纳米α-Al2O3粉末I。
实施例10：
操作步骤如实施例1中所述，只将升温速率改为10℃/min，制得纳米α-Al2O3粉末J。
实施例11：
操作步骤如实施例1中所述，只将焙烧温度改为800℃，制得纳米α-Al2O3粉末K。
Claims (7)
1.一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)首先在室温下将氢氧化钠加入100g蒸馏水中，完全溶解后加入氢氧化铝粉末并搅拌均匀，然后在一定温度下回流并搅拌至溶液呈半透明状，待溶液冷却至室温后，在超声频率为40KHz、搅拌速度为800rpm的超声搅拌状态下，将溶有聚乙二醇的稀硝酸以5.5mL/min的速度滴加到上述溶液中至pH值在6-7之间，继续搅拌2h后进行抽滤，将滤饼置于120℃下烘干得到纳米氧化铝前驱体；
(2)室温下，将制备的纳米氧化铝前驱体加到分散介质中，搅拌均匀后加入添加剂并继续搅拌4h，随后在120℃油浴中将所得浆液搅拌烘干得到白色粉末；然后将白色粉末置于马弗炉中，从室温开始以程序升温的方式升温至800-900℃焙烧2h，从而制得纳米α-Al2O3粉末。
2.根据权利要求1所述的一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法，其特征在于加入氢氧化钠的质量为50-70g，氢氧化铝粉末的质量为70-90g，稀硝酸的浓度为2.0-4.0mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法，其特征在于回流的温度为100-140℃。
4.根据权利要求1所述的一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法，其特征在于聚乙二醇为聚乙二醇1500、聚乙二醇2000、聚乙二醇6000、聚乙二醇20000中的一种，添加量占硝酸质量的1.0-5.0％。
5.根据权利要求1所述的一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法，其特征在于分散介质为N，N-二甲基甲酰胺，纳米氧化铝前驱体与分散介质的质量比为1∶2-1∶8。
6.根据权利要求1所述的一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法，其特征在于添加剂为氟化铝、氟化锌、氟化锂或氟化铵中的一种，添加量为纳米氧化铝前驱体质量的2.0-10.0％。
7.根据权利要求1所述的一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法，其特征在于程序升温的速率为2-10℃/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012101517891A CN102659154A (zh) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | 一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012101517891A CN102659154A (zh) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | 一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102659154A true CN102659154A (zh) | 2012-09-12 |
Family
ID=46768776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012101517891A Pending CN102659154A (zh) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | 一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102659154A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102951662A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-03-06 | 洛阳师范学院 | 一种α型纳米三氧化二铝粒子的制备方法 |
| CN105435789A (zh) * | 2014-09-09 | 2016-03-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种Cu基甲醇合成催化剂大比表面载体的制备方法 |
| CN106495194A (zh) * | 2015-09-06 | 2017-03-15 | 南京理工大学 | 一种低温制备α型氧化铝超细粉体的方法 |
| CN107983297A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-04 | 河北麦森钛白粉有限公司 | 一种重金属吸附剂α-Al2O3纳米粒子的制备方法 |
| CN110526268A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-12-03 | 河南科技大学 | 一种回收铝电解铝灰制备α-Al2O3的方法 |
| CN112047367A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-08 | 中国铝业股份有限公司 | 高活性氢氧化铝晶体、低锌氢氧化铝及其制备方法、氧化铝 |
| RU2790705C1 (ru) * | 2022-06-16 | 2023-02-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ получения ультрадисперсного активированного альфа-оксида алюминия |
-
2012
- 2012-05-17 CN CN2012101517891A patent/CN102659154A/zh active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102951662A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-03-06 | 洛阳师范学院 | 一种α型纳米三氧化二铝粒子的制备方法 |
| CN105435789A (zh) * | 2014-09-09 | 2016-03-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种Cu基甲醇合成催化剂大比表面载体的制备方法 |
| CN106495194A (zh) * | 2015-09-06 | 2017-03-15 | 南京理工大学 | 一种低温制备α型氧化铝超细粉体的方法 |
| CN106495194B (zh) * | 2015-09-06 | 2018-01-23 | 南京理工大学 | 一种低温制备α型氧化铝超细粉体的方法 |
| CN107983297A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-04 | 河北麦森钛白粉有限公司 | 一种重金属吸附剂α-Al2O3纳米粒子的制备方法 |
| CN110526268A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-12-03 | 河南科技大学 | 一种回收铝电解铝灰制备α-Al2O3的方法 |
| CN112047367A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-08 | 中国铝业股份有限公司 | 高活性氢氧化铝晶体、低锌氢氧化铝及其制备方法、氧化铝 |
| CN112047367B (zh) * | 2020-09-09 | 2022-06-03 | 中国铝业股份有限公司 | 高活性氢氧化铝晶体、低锌氢氧化铝及其制备方法、氧化铝 |
| RU2790705C1 (ru) * | 2022-06-16 | 2023-02-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ получения ультрадисперсного активированного альфа-оксида алюминия |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Patil et al. | Synthesis techniques and applications of rare earth metal oxides semiconductors: A review | |
| CN101792164B (zh) | 一种真空冷冻干燥制备纳米氧化铝的方法 | |
| CN102659154A (zh) | 一种制备纳米α-Al2O3粉末的方法 | |
| CN101624215B (zh) | 纳米氧化镍的制备方法 | |
| CN101691302B (zh) | 一种片状α-氧化铝颗粒的制备方法 | |
| Liu et al. | Fabrication and photoluminescence properties of hollow Gd 2 O 3: Ln (Ln= Eu3+, Sm3+) spheres via a sacrificial template method | |
| Behnoudnia et al. | Copper (II) oxalate nanospheres and its usage in preparation of Cu (OH) 2, Cu2O and CuO nanostructures: Synthesis and growth mechanism | |
| Wang et al. | Preparation of micrometer-sized α-Al2O3 platelets by thermal decomposition of AACH | |
| Lin et al. | Effects of multiple irradiations on luminescent materials and energy savings–A case study for the synthesis of BaMO4: Ln3+ (M= W, Mo; Ln= Eu, Tb) phosphors | |
| CN104528799A (zh) | 一种镁基稀土六铝酸盐超细粉体的制备方法 | |
| CN104973615A (zh) | 一种纳米氧化钆粉体的微波燃烧制备方法 | |
| CN102583472A (zh) | 不同结晶度的拟薄水铝石制备方法 | |
| Yang et al. | LaCO 3 OH microstructures with tunable morphologies: EDTA-assisted hydrothermal synthesis, formation mechanism and adsorption properties | |
| CN107880884B (zh) | 一种铈掺杂稀土硅酸盐多晶粉体的制备方法 | |
| CN103496727B (zh) | 一种微晶α-Al2O3 聚集体的制备方法 | |
| CN100368296C (zh) | 低温催化煅烧制备纳米α－Al2O3的方法 | |
| CN105152192B (zh) | 一种氧化镁/稀土氧化物核壳结构花状纳米复合材料的制备方法 | |
| CN102010713A (zh) | Y2(OH)5NO3掺杂Eu3+发光纳米片的制备方法 | |
| CN105776253A (zh) | 一种利用钾霞石粉体制备硝酸钾和纳米高岭石的方法 | |
| CN102358950B (zh) | 一种钨酸镉单晶纳米带的制备方法 | |
| Huang et al. | Morphology controllable synthesis of yttrium oxide-based phosphors from yttrium citrate precursors | |
| CN101786669B (zh) | 一种制备α-三氧化二铁介观晶体的方法 | |
| CN107188216A (zh) | 一种纳米球形铈组轻稀土氧化物的制备方法 | |
| Wang et al. | Growth of ZnO nanoparticles from nanowhisker precursor with a simple solvothermal route | |
| Wang et al. | One-step microwave synthesis of (Gd, Eu) PO4 urchin-like hollow spheres: Enhanced luminescence and pH-sensitive drug delivery properties |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Tianjin Kaimei Technology Co., Ltd. Document name: Notification of before Expiration of Request of Examination as to Substance |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Tianjin Kaimei Technology Co., Ltd. Document name: Notification that Application Deemed to be Withdrawn |
|
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120912 |