CN1079718A

CN1079718A - 尺寸可控纳米、亚微米级氧化铝粉的制备方法

Info

Publication number: CN1079718A
Application number: CN 92104368
Authority: CN
Inventors: 牟季美; 张立德; 袁志聪
Original assignee: INST OF SOLID PHYSICS CHINESE
Current assignee: INST OF SOLID PHYSICS CHINESE
Priority date: 1992-06-06
Filing date: 1992-06-06
Publication date: 1993-12-22
Anticipated expiration: 2007-06-06
Also published as: CN1033225C

Abstract

本发明是尺寸可控纳米、亚微米级氧化铝粉的制备方法。

首先将纯铝片或屑放入0.5％氯化汞水溶液中活化一分钟后取出，再放入蒸馏水中水解，然后倒出溶胶在高温下干燥，最后再把凝胶置于更高温度下热处理。

本发明的特点是先活化，再水解，并且可以放在 0.1％的硫酸铝Al₂(SO₄)₃水溶液中水解，最后用高温热处理来控制氧化铝纳米颗粒的尺寸和相。

用本发明方法制备出的纳米级氧化铝粉，有着广阔的应用前景，可作荧光材料、湿电材料，在化学工业上，可用作过滤器、分离器、高纯气体的纯化等。

Description

本发明涉及氧化铝超细粉的制备方法。

粒度小于0.1um的粉末一般称为超细粉，是近年来才发展起来的新材料，虽然尚处于研究、开发阶段，但已显示出广泛的用途和特优的效果。

目前，已制成的超细粉有金属超细粉如Fe、Co、Ni等;还有氧化物超细粉如SiO₂、ZrO₂、BaTiO₃等。

本发明是氧化铝（Al₂O₃）超细粉的制备方法。

据检索，到目前为止，国内外都只有微米和亚微米级氧化铝粉的制备方法。

如，美国2，872，096号专利，是把金属铝片加上微量铁，使之在氯化汞（HgCl₂）的水溶液（蒸馏水）中进行反应，得到微米级的氧化铝粉。

而美国3，042，628号专利，是把纯度为99.9%的铝放入氯化汞（HgCl₂）蒸馏水中反应，反应时间8-96小时，温度27-65℃，得到颗粒≤325目的氧化铝。

还有一件2604083号德国专利，是把纯铝金属用稀盐酸清洗后放入传送带，送到蒸馏水中，再放入氯化汞（HgCl₂）溶液中进行水解，水解温度80-100℃，制出≤1um的氧化铝粉。

但飞速发展的科学技术和实际需要，要求能制备出更精细的粉末。

本发明的目的，不仅是要制备纳米的氧化铝粉，而是根据需要制备出尺寸可控的纳米级和亚微米级的氧化铝粉。

本发明的制备方法：

1、控制制备条件来获得不同尺寸的氧化铝粉。

a.～10nm（8～15nm）氧化铝粉的制备首先将纯度为99.5-99.999%的铝片或铝屑，放入0.5%的氯化汞（HgCl₂）水溶液中活化一分钟后取出，再放入温度为10-35℃的蒸馏水中水解40-60分钟，然后倒出水解后的AIOOH溶胶，使之在11℃温度内干燥后形成白色的AIOOH凝胶，最后再在500℃高温下脱水、干燥，即成8～15nm的氧化铝粉。

b.～30nm（15-40nm）氧化铝粉的制备

将纯度为99.5-99.999%的纯铝片或铝屑放入0.5%的氯化汞（HgCl₂）水溶液中活化一分钟后取出，再放入0.1%的硫酸铝（Al₂[SO₄]₃）水溶液中反应20-30小时，取出溶胶AIOOH再经360-380℃干燥，形成薄水铝矿，最后在600℃加热4小时，获得氧化铝粉。

c.小于1um（几百nm）的氧化铝粉的制备

将纯度为99.5-99.999%的铝片或铝屑放入0.5%的氯化汞（HgCl₂）水溶液中活化一分钟后取出，再放入温度为25-35℃（室温）的蒸馏水中水解，倒出水解后的溶胶AIOOH，使之在380℃±10℃下烘烤2小时，然后放在600℃加热4小时，便获得亚微米级氧化铝粉。

2、通过热处理来改变纳米氧化铝颗粒尺寸和相。

通过方法a获得的8～15nm的原始纳米氧化铝粉为η相，还有少量的纳米级薄水铝矿的残余金属铝，经600-800℃热处理4小时后，纳米氧化铝粉为η相，颗粒尺寸为10-20nm;经1000℃热处理4小时，纳米氧化铝粉为γ+α相，颗粒尺寸为50-60nm;经1200℃加热4小时，纳米氧化铝粉为α相，颗粒尺寸为～80nm。

通过方法b获得的～30nm的原始纳米粉为薄水铝矿，经600-800℃热处理4小时，获纳米氧化铝粉为η相，颗粒尺寸不变;加热到1000℃热处理4小时，纳米氧化铝为γ+α相，颗粒尺寸仍为～30nm;当加热到1200℃热处理4小时纳米氧化铝为α相，颗粒度为～105nm。

详见下表：

本发明的颗粒尺寸由电镜和X光检测，相是用X光粉末衍射光进行鉴定。

本发明与已有制备微米和亚微米级粉体方法相比，有已下特点：

1、制备出纳米级氧化铝粉体，而且尺寸可控;

2、水解方式不同，已有技术是将铝屑放在氯化汞（HgCl₂）水溶液中进行水解，发明则是将经氯化汞（HgCl₂）活化后的铝片或铝屑放入蒸馏水中或含有Al₂（SO₄）₃的蒸馏水中进行水解。

3、本发明的水解温度偏低，10-35℃，基本在室温下进行，易于操作。

4、本发明的方法a的水解时间短。

5、本发明的方法b的水解，是在加了硫酸铝Al₂（SO₄）₃的水溶液中进行的，这不仅使获得的粉体不易成团，也不易长大，从而达到控制粉体颗粒长大的目的，而且铝的水解完全（24小时全部水解）产粉量大。

6、本发明通过很宽的温度范围的热处理，600-1200℃来获得纳米态下的不同颗粒度和不同相的氧化铝粉。

实施例1：

取20克铝片，总面积为2000平方厘米，剪成1cm宽的小条放入0.5%的氯化汞水溶液中（800cc蒸馏水加4克HgCl₂），活化一分钟，温度为室温（～25℃），取出后放入800cc硫酸铝（Al₂[SO₄]₃）水溶液中1%的Al₂（SO₄）₃水溶液，经24小时水解，取出溶胶，再经380℃±10℃约20分钟后获得55克薄水铝矿，再经600℃保温4小时后获得约30克η相的氧化铝（Al₂O₃）粉，颗粒度为～30nm。如果用一公斤铝片，用本发明方法可得到约1.5公斤的氧化铝纳米粉。

实施例2：

取20克铝片，总面积为2000平方厘米，剪成约1cm宽的小条放入0.5%的HgCl₂水溶液中（800CC的蒸馏水加4克HgCl₂），在温度为25℃时，活化一分钟后，取出放入800cc蒸馏水中水解约60分钟，取出溶胶，经110℃干燥约20分钟后再在500℃下加热25分钟，即获得n相的氧化铝粉，颗粒～10nm，粉末净重25克。

以同样工艺，可以扩大生产。

本发明纳米级氧化铝粉，为开辟新型荧光材料提供了新途径;

本发明氧化铝纳米粉，可以作为湿电材料开辟灵敏度高的湿敏传感器、湿度计;

本发明纳米级氧化铝粉块体材料的密度，仅为传统Al₂O₃的60-70%，纳米级的孔洞约占30-40%，这种条孔材料将可以广泛应用于化学工业、食品工业、药品工业等。另外在陶瓷扩散器、高纯气体的纯化等方面，纳米氧化铝轻烧结体（片）是最有前途的。

Claims

1、一种尺寸可控纳米级和亚微米级氧化铝的制备方法，其特征在于：将纯铝片或屑放入0.5%氯化汞水溶液中活化一分钟后取出，再放入蒸馏水中水解，最后再在高温下烘干、脱水。

2、如权利要求1所述的制备纳米级氧化铝的方法，其特征在于，将纯铝片或屑放入0.5%的氯化汞（HgCl₂）水溶液中活化一分钟，再放入温度为10-35℃的蒸馏水中水解40-60分钟，生成AIOOH溶胶，倒出溶胶加温到110℃干燥，形成白色的AIOOH凝胶，最后在500℃高温下干燥，得到8-15nm的氧化铝粉。

3、如权利要求1所述的制备纳米级氧化铝的方法，其特征在于将纯铝片或屑放入0.5%的氯化汞水溶液中活化一分钟后取出，再放入0.1%的硫酸铝[Al₂（SO₄）₃]水溶液中反应20-30小时，取出AIOOH溶胶经360-380℃干燥，再经600℃加热4小时，获得纳米（15-40nm）氧化铝粉。

4、如权利要求1所述的制备纳米级氧化铝的方法，其特征在于将纯铝片或屑放入0.5%的氯化汞水溶液中活化一分钟后取出，再放入蒸馏水中水解2-24小时，温度25-35℃，倒出AIOOH溶胶在380℃±10℃下烘烤2小时，最后在600℃高温下加热4小时。

5、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，用最后的热处理温度来改变纳米氧化铝的颗粒尺寸和相。

6、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述纯铝片或纯铝屑，其纯度为99.5-99.999%。