CN113526534A - 一种单分散性纳米勃姆石的制备方法 - Google Patents

一种单分散性纳米勃姆石的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单分散性纳米勃姆石的制备方法，涉及无机粉体材料技术领域，所述单分散性纳米勃姆石的粒径在50～200nm，比表面积为10～50m2/g，由纳米级氢氧化铝、亚微米级氢氧化铝、微米级氢氧化铝经水热反应制成；本发明制备的粉体单分散性好，可以通过选择原料粒径实现对终端产品的粒径控制，生产更为方便；并且得到的纳米级勃姆石不仅形貌均一，达到纳米尺度，而且比表面积低。

Description

一种单分散性纳米勃姆石的制备方法
技术领域：
本发明涉及无机粉体材料技术领域，具体涉及一种单分散性纳米勃姆石的制备方法。
背景技术：
勃姆石(AlOOH)，又称一水软铝石，是一种新兴材料，广泛应用于锂电池、覆铜板、涂料、塑料、橡胶等行业。近年来来，随着行业细分领域对勃姆石的需求越来越高，比如粒径的单分散性等。特别是单分散的纳米勃姆石的工业化研究得到了越来越多的关注。
专利CN110078104A公开了一种以普通工业氧化铝粉体为原料来制备勃姆石粉的生产工艺，将工业氧化铝粉与水按一定比例混合搅拌均匀后转移到反应釜中，调节反应釜内压力，保压1h后在保压的压力下将浆料直接放出，冷却到室温后进行抽滤，水洗，烘干，获得了小于100nm的勃姆石纳米粉。该专利虽然制备方法简单，但得到的纳米粉体形貌不均一，形貌中有片状、块状和微球状等多种形貌，并且块状相互连接，分散度不好，对下游客户的应用产生不利影响。
专利CN 102807244A公开了一种制备一水软铝石的方法，其制备过程是将工业氢氧化铝进行闪速焙烧，再将得到的焙烧产物进行水化反应，然后进行固液分离，烘干，得到一水软铝石。该方法得到的一水软铝石粒度均为纳米级别，但由于是多孔结构，比表面积大，会因增稠、吸油值等问题，在锂电及聚合物方面难以应用，因为在锂电、聚合物中应用的纳米勃姆石的比表面积一般要小于50m2/g。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种单分散性纳米勃姆石的制备方法，此方法制备的纳米勃姆石单分散性好，粒径调控方便，形貌均一，比表面积低。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
本发明的一个目的是提供一种单分散性纳米勃姆石，所述单分散性纳米勃姆石的粒径在50～200nm，比表面积为10～50m2/g。
本发明的另一个目的是提供一种单分散性纳米勃姆石的制备方法，由纳米级氢氧化铝、亚微米级氢氧化铝、微米级氢氧化铝经水热反应制成。
上述单分散性纳米勃姆石的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将纳米级氢氧化铝、亚微米级氢氧化铝、微米级氢氧化铝按比例投入去离子水中，混合成浆料，调节浆料pH值至6.5～7.5，然后移入反应釜中进行水热反应；
(2)取出浆料，过滤，烘干，打散，即得纳米勃姆石。
所述纳米级氢氧化铝的粒径为10～100nm。
所述亚微米级氢氧化铝的粒径为0.5～1um。
所述微米级氢氧化铝粉体的粒径为1～3um。
所述浆料的质量分数为10～50％。
所述纳米级氢氧化铝、亚微米级氢氧化铝、微米级氢氧化铝的质量为(1～2):(1～2):(6～8)。
所述浆料pH值所用的酸为无机酸。
优选地，所述无机酸包括盐酸、硫酸、硝酸中一种。
所述水热反应的反应温度为150～250℃，反应压力为1.2～2.5MPa，反应时间为15～25h。
优选地，所述水热反应的反应温度为200℃，反应压力为1.5MPa，反应时间为20h。
单分散性纳米勃姆石的制备原理：
在水热环境中，纳米级的氢氧化铝在溶液中率先溶解形成较小的初始晶体微粒，使混合溶液体系中出现一些过饱和度较高的区域，在pH值至6.5～7.5条件下，后续反应将以这些初始晶体微粒为中心进行反应，最终获得单分散性的纳米勃姆石。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种利用不同粒度的氢氧化铝为原料复配制备纳米勃姆石的方法，制备的粉体单分散性好，可以通过选择原料粒径实现对终端产品的粒径控制，生产更为方便；并且得到的纳米级勃姆石不仅形貌均一，达到纳米尺度，而且比表面积低。
附图说明：
图1为实施例1所制产品的SEM图；
图2为实施例2所制产品的SEM图；
图3为实施例3所制产品的SEM图；
图4为实施例4所制产品的SEM图；
图5为对比例1所制产品的SEM图；
图6为对比例2所制产品的SEM图；
图7为对比例3所制产品的SEM图；
图8为对比例4所制产品的SEM图；
图9为对比例5所制产品的SEM图；
图10为对比例6所制产品的SEM图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。
实施例1
取粒径为30nm的纳米级氢氧化铝10g、粒径为0.5um的亚微米级氢氧化铝10g、粒径为2um的微米级氢氧化铝80g投入300g水中，混合均匀后，调节pH至7.0，投入反应釜，200℃、1.5MPa下处理20h，浆料取出，进行过滤，烘干，打散，即得纳米勃姆石材料。
由图1可以看出，制备的产品为单分散纳米颗粒，单颗粒的粒度在70～100nm左右，形貌均一，为块状结构。
实施例2
取粒径为50nm的纳米级氢氧化铝15g、粒径为0.5um的亚微米级氢氧化铝15g、粒径为2um的微米级氢氧化铝70g投入400g水中，混合均匀后，调节pH至7.2，投入反应釜，210℃、1.6MPa下处理18h，浆料取出，进行过滤，烘干，打散，即得纳米勃姆石材料。
由图2可以看出，制备的产品为单分散纳米颗粒，单颗粒的粒度在60～90nm，形貌均一，为块状结构。
实施例3
取粒径为30nm的纳米级氢氧化铝15g、粒径为0.5um的亚微米级氢氧化铝15g、粒径为2um的微米级氢氧化铝70g投入400g水中，混合均匀后，调节pH至7.0，投入反应釜，160℃、1.3MPa下处理25h，浆料取出，进行过滤，烘干，打散，即得纳米勃姆石材料。
由图3可以看出，制备的产品为单分散纳米颗粒，单颗粒的粒径在60～90nm，形貌均一，为块状结构。
实施例4
取粒径为30nm的纳米级氢氧化铝15g、粒径为0.5um的亚微米级氢氧化铝15g、粒径为2um的微米级氢氧化铝70g投入400g水中，混合均匀后，调节pH至7.4，投入反应釜，230℃、2.3MPa下处理15h，浆料取出，进行过滤，烘干，打散，即得纳米勃姆石材料。
由图4可以看出，制备的产品为单分散纳米颗粒，单颗粒的粒度在170～190nm，形貌均一，为块状结构。
对比例1
取粒径为0.5um的亚微米级氢氧化铝30g、粒径为2um的微米级氢氧化铝70g投入300g水中，混合均匀后，调节pH至7.2，投入反应釜，200℃、1.5MPa下处理20h，浆料取出,进行过滤，烘干，打散，得到粉体材料。
由图5可以看出，制备的产品为块状结构，粒径为微米级。
对比例2
取粒径为30nm的纳米级氢氧化铝50g投入300g水中，用调节pH至7.2，200℃、1.5MPa下处理20h，浆料取出，进行过滤，烘干，打散，得到粉体材料。
由图6可以看出，制备的产品为片状团聚体，团聚严重，团聚体粒度达到微米级。
对比例3
取粒径为30nm的纳米级氢氧化铝30g、粒径为2um的微米级氢氧化铝70g投入300g水中，混合均匀后，调节pH至7.2，投入反应釜，200℃、1.5MPa下处理20h，浆料取出,进行过滤，烘干，打散，得到粉体材料。
由图7可以看出，制备的产品为块状结构，但粒度大小不一。
对比例4
取粒径为30nm的纳米级氢氧化铝15g、粒径为0.5um的亚微米级氢氧化铝15g投入300g水中，混合均匀后，调节pH至7.2，投入反应釜，200℃、1.5MPa下处理20h，浆料取出,进行过滤，烘干，打散，得到粉体材料。
由图8可以看出，片状团聚体，团聚严重，团聚体粒度达到微米级。
对比例5
取粒径为30nm的纳米级氢氧化铝10g、粒径为0.5um的亚微米级氢氧化铝10g、粒径为2um的微米级氢氧化铝80g投入300g水中，混合均匀后，投入反应釜，200℃、1.5MPa下处理20h，浆料取出,进行过滤，烘干，打散，得到粉体材料。
由图9可以看出，制备的产品为微米级和纳米级粉体的混合结构，团聚严重。
对比例6
取粒径为30nm的纳米级氢氧化铝10g、粒径为0.5um的亚微米级氢氧化铝10g、粒径为2um的微米级氢氧化铝80g投入300g水中，调整pH值为5.0，混合均匀后，投入反应釜，200℃、1.5MPa下处理20h，浆料取出,进行过滤，烘干，打散，得到粉体材料。
由图10可以看出，制备的产品为类似于长条状形貌，粒度为亚微米级，并且有一定的团聚。
表1实施例1-4、对比例1-6制备的产品性能
Figure BDA0003203912560000051
Figure BDA0003203912560000061
从表1可以得知，只有采用纳米级氢氧化铝、亚微米级氢氧化铝、微米级氢氧化铝作为原料并在pH值6.5～7.5的条件下经水热反应才能制得单分散的纳米勃姆石，且比表面积低。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种单分散性纳米勃姆石，其特征在于：所述单分散性纳米勃姆石的粒径在50～200nm，比表面积为10～50m2/g。
2.权利要求1所述的单分散性纳米勃姆石的制备方法，其特征在于：由纳米级氢氧化铝、亚微米级氢氧化铝、微米级氢氧化铝经水热反应制成。
3.根据权利要求2所述的单分散性纳米勃姆石的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将纳米级氢氧化铝、亚微米级氢氧化铝、微米级氢氧化铝按比例投入去离子水中，混合成浆料，调节浆料pH值至6.5～7.5，然后移入反应釜中进行水热反应；
(2)取出浆料，过滤，烘干，打散，即得纳米勃姆石。
4.根据权利要求2或3所述的单分散性纳米勃姆石的制备方法，其特征在于：所述纳米级氢氧化铝的粒径为10～100nm；所述亚微米级氢氧化铝的粒径为0.5～1um；所述微米级氢氧化铝粉体的粒径为1～3um。
5.根据权利要求3所述的单分散性纳米勃姆石的制备方法，其特征在于：所述浆料的质量分数为10～50％。
6.根据权利要求2或3所述的单分散性纳米勃姆石的制备方法，其特征在于：所述纳米级氢氧化铝、亚微米级氢氧化铝、微米级氢氧化铝的质量为(1～2):(1～2):(6～8)。
7.根据权利要求3所述的单分散性纳米勃姆石的制备方法，其特征在于：所述浆料pH值调节所用的酸为无机酸。
8.根据权利要求7所述的单分散性纳米勃姆石的制备方法，其特征在于：所述无机酸包括盐酸、硫酸、硝酸中一种。
9.根据权利要求2或3所述的单分散性纳米勃姆石的制备方法，其特征在于：所述水热反应的反应温度为150～250℃，反应压力为1.2～2.5MPa，反应时间为15～25h。
10.根据权利要求9所述的单分散性纳米勃姆石的制备方法，其特征在于：所述水热反应的反应温度为200℃，反应压力为1.5MPa，反应时间为20h。
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