CN115818688B - 一种纳米勃姆石及其制备方法 - Google Patents
一种纳米勃姆石及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及一种纳米勃姆石及其制备方法，属于无机非金属粉体材料技术领域；方法包括：把铝盐溶液和偏铝酸盐溶液进行混合，得到混合溶液在设定温度下，对所述混合溶液进行浆化反应，得到浆化物料；对所述浆化物料进行均态化处理，得到勃姆石前驱体；对所述勃姆石前驱体进行打浆和水热反应，得到纳米勃姆石；通过控制制备勃姆石前驱体过程，使得制备的勃姆石前驱体具有较小的粒径和较好的晶核结构生长，而具有该特性的勃姆石前驱体更易制备出超细勃姆石，解决了目前勃姆石粒度较差的问题。
Description
技术领域
本申请涉及无机非金属粉体材料技术领域，尤其涉及一种纳米勃姆石及其制备方法。
背景技术
勃姆石又称薄水铝石、一水软铝石，化学式为AlOOH或Al2O3·H2O，是一种白色固体粉末，不溶于水，难溶于酸、碱。勃姆石具有绝缘、隔热、耐高温、硬度低、与有机物相容性好和低吸水率等特性，广泛应用于锂电池、覆铜板、涂料、塑料、橡胶等行业。在锂电池隔膜上涂覆一层勃姆石涂层，可避免电极之间短路，提高锂电池使用安全性。近几年来，勃姆石在锂电池隔膜涂覆领域的应用越来越多，并且随着行业细分领域对勃姆石的需求越来越高，比如高纯度、低吸水性、粒径的单分散性等，特别是纳米勃姆石的工业化研究得到了越来越多的关注。而勃姆石最重要的用途是作为制备γ-Al2O3和α-Al2O3粉体的前驱体，勃姆石经过煅烧后可转化为γ-Al2O3，广泛用于催化剂载体、催化剂和吸附剂等领域；煅烧后得到α-Al2O3，可应用于高档陶瓷、涂料、高效催化剂、微米/亚微米研磨材料和抛光材料以及无机膜材料等领域。
目前，公知的勃姆石的制备方法主要有水热合成法、沉淀法、热解法、异丙醇铝水解法、溶胶-凝胶法等。其中水热合成法由于制备工艺简单，对温度和压力要求较低，成本较低，适合工业化生产，并且制备的勃姆石具有结晶度高、团聚低、分散性好、尺寸可控和粒径分布窄等特点，因此工业上通常使用水热合成法来生产勃姆石；沉淀法合成勃姆石工艺简单，但为了避免氢氧化铝等杂相的生成需要严格控制工艺参数，如：pH、温度和反应物浓度等，工艺条件苛刻，操作难度大；热解法制备过程中存在着污染环境，粒径分布不均匀，特别是纯度较差的特点；异丙醇铝水解法制备的勃姆石具有纯度高、粒度分布集中和形貌规整的优势，但原料价格昂贵，制备工艺复杂、成本高、有机副产物对环境不友好的特点；溶胶-凝胶法制备的勃姆石具有晶粒小的特点，但是团聚严重，难以分散，且结晶度差。
发明内容
本申请提供了一种纳米勃姆石及其制备方法，以解决目前的勃姆石粒度较差的问题。
第一方面，本申请提供了一种纳米勃姆石的制备方法，所述方法包括：
把铝盐溶液和偏铝酸盐溶液进行混合，得到混合溶液；
在设定温度下，对所述混合溶液进行浆化反应，得到浆化物料；
对所述浆化物料进行均态化处理，得到勃姆石前驱体；
对所述勃姆石前驱体进行打浆和水热反应，得到纳米勃姆石。
作为一种可选的实施方式，所述设定温度为25-65℃。
作为一种可选的实施方式，所述均态化处理的温度为75-90℃；和/或
所述均态化处理的时间为2-3h。
作为一种可选的实施方式，所述铝盐溶液包括硫酸铝溶液、硝酸铝溶液和氯化铝溶液中的至少一种。
作为一种可选的实施方式，按质量分数计，所述铝盐溶液包括：氧化铝4％-10％、硫酸根11％-28％，硝酸根14％-36％和氯根8％-21％。
作为一种可选的实施方式，所述偏铝酸盐溶液包括偏铝酸钠溶液；和/或
所述偏铝酸钠溶液中，氧化铝的质量浓度为40-100g/l。
作为一种可选的实施方式，所述浆化物料的pH值为6.5-8.5。
作为一种可选的实施方式，所述对所述勃姆石前驱体进行打浆和水热反应，得到纳米勃姆石，具体包括：
对所述勃姆石前驱体进行打浆，得到浆料；
对所述浆料进行水热反应，得到勃姆石初品；
对所述勃姆石初品进行后处理，得到纳米勃姆石。
作为一种可选的实施方式，所述水热反应包括第一段水热反应和第二段水热反应。
作为一种可选的实施方式，所述第一段水热反应的温度为140-170℃。
作为一种可选的实施方式，所述第一段水热反应的时间为1-2h。
作为一种可选的实施方式，所述第二段水热反应的温度为180-210℃。
作为一种可选的实施方式，所述第二段水热反应的时间为2-4h。
作为一种可选的实施方式，所述浆料的固体含量为120-220g/l。
第二方面，本申请提供了一种纳米勃姆石，所述纳米勃姆石采用如上所述的纳米勃姆石的制备方法制得，用以作为第一方面任一项实施例所述的纳米勃姆石的制备方法的产品。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的该方法，通过控制制备勃姆石前驱体过程，使得制备的勃姆石前驱体具有较小的粒径和较好的晶核结构生长，而具有该特性的勃姆石前驱体更易制备出超细勃姆石，解决了目前勃姆石粒度较差的问题。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的工艺流程简图；
图3是本申请实施例1提供的MS2000激光粒度仪测得的纳米勃姆石粒径分布图；
图4是本申请实施例1提供的纳米勃姆石的XRD图谱。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
现有技术中，如中国发明专利申请CN 111453751 A公开了一种高纯纳米勃姆石的制备方法，其特征在于以有机醇铝为原料，通过控制高温水蒸气和有机醇铝的反应比例和气体流速来控制反应进程以制备纳米勃姆石。该技术采用价格昂贵的有机醇铝为原料，成本高，工艺设备流程复杂，操作条件苛刻，有机副产物对环境不友好。
中国发明专利申请CN 113526534 A公开了一种单分散性纳米勃姆石的制备方法，其特征在于以纳米级氢氧化铝、亚微米级氢氧化铝、微米级氢氧化铝为原料，用硫酸等无机酸调节浆料pH值，经水热反应制成纳米勃姆石，水热反应时间为15-25h，通过选择原料粒径实现对终端产品的粒径控制。该技术工艺简单，制备的纳米勃姆石单分散性好，比表面积低，但采用的原料价格昂贵，反应时间长，能耗高。
中国发明专利申请CN 110240187 A公开了一种喷墨打印吸附介质用易分散型纳米勃姆石制备方法，其特征在于采用硫酸、硝酸等无机酸水溶液及偏铝酸钠水溶液为原料，通过先制备晶种再水热反应制备纳米勃姆石，根据水热反应的条件和最终产品的性能测试数据，此产品为拟薄水铝石(假一水软铝石)，并非勃姆石(一水软铝石)产品。
中国发明专利申请CN104944454A公开了一种粒度可控的勃姆石制备方法，其特征在于以氢氧化铝为原料，通过调节PH值、反应时间、原料的粒度水热合成不同粒度的勃姆石，其中粒度为0.1-0.8μm的勃姆石在PH值＜5的环境下制备，对设备的腐蚀较为严重，而且该方法的反应时间长，能耗高。
中国发明专利申请CN 110078104 A公开了一种勃姆石纳米粉的制备方法，其特征在于将工业氧化铝粉(D50＝10μm左右)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，即可获得粒度小于100nm的勃姆石纳米粉。该技术在3.5-5.0MPa的高压力环境下水热合成勃姆石，对设备要求高，并且在保压的压力下将浆料直接放出，操作风险大，存在一定的安全隐患，且产品勃姆石是使用扫描电镜(SEM)观察产物粒径大小，与通常粒度仪所测平均粒径的偏差较大。
中国发明专利申请CN 113233483 A公开了一种纳米级勃姆石材料制备方法，其特征在于将铝酸钠溶液用碳分法制备超细氢氧化铝微粉，将超细氢氧化铝微粉在窑炉中焙烧成过渡中间相氧化铝，将过渡中间相氧化铝加水调浆置于高压反应釜内水热合成勃姆石。该技术工艺复杂，从电镜照片看，产品团聚严重。
中国发明专利申请CN 113371747 A公开了一种片状结构勃姆石的制备方法和勃姆石的应用，其特征在于将氢氧化铝与酸液混合并磨碎，获得氢氧化铝浆液，调节所述氢氧化铝浆液的PH至碱性后进行水热反应，获得片状结构的勃姆石，中位粒径D50为0.2-1.0μm。该技术需对氢氧化铝加酸研磨，对设备要求较高；磨至中位粒径D50为0.3-1.5μm，能耗较高，加碱调节浆料在较强碱性条件下水热反应制备勃姆石，最终产品钠含量高，需大量水洗涤，成本较高。
中国发明专利申请CN 102815733 A公开了一种纳米勃姆石及其制备方法，其特征在于将拟薄水铝石粉体分散在水中，加入无机酸或无机碱和特殊助剂，在高压反应釜中水热反应，得到纳米级勃姆石。该技术采用价格昂贵的拟薄水铝石为原料，水热反应过程中加入酸或碱等多种助剂，引入多种杂质，影响产品质量，且只表述了产品一次粒径15-30nm,未说明产品最终粒径大小。
中国发明专利申请CN 114538488 A公开了一种锂电池隔膜用高纯勃姆石的制备方法，其特征在于以活化后的高纯铝粉为原料，以拟薄水铝石为晶种，以酸为助溶分散剂，以高纯水为反应介质，经水热反应制备勃姆石前驱体溶液，前驱体溶液用研磨泵研磨、水洗浓缩、喷雾干燥后得到高纯勃姆石粉体。该技术以价格昂贵的高纯铝粉为原料，加入酸对设备要求高，高纯铝粉加水反应后需要浓缩，能耗较高，前驱体溶液用研磨泵研磨、水洗、浓缩、喷雾干燥，工艺复杂，且能耗较高。
为解决目前勃姆石杂质含量高、粒度粗、团聚严重、电导率高等问题，本申请首先自制纳米勃姆石前驱体作为制备纳米勃姆石的原料，更容易制备出超细勃姆石。将所制备的纳米勃姆石前驱体直接分散在水中打浆成悬浊液，其颗粒平均粒径小于300nm，在水热反应的过程中细小的颗粒受热均匀，在pH值6.5-7.5的条件下，进行两段水热反应，在第一段水热反应过程中细小的勃姆石前驱体受热均匀，逐渐脱水并形成粒径更细小的勃姆石晶核，由于钠等杂质含量低，在适合的温度和压力下，晶核之间能量均衡，分散性好，不容易团聚，有利于第二段水热反应过程中晶核发育成粒径细小的勃姆石晶体，解决了目前勃姆石的平均粒径较粗且团聚严重的问题。
如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种纳米勃姆石的制备方法，所述方法包括：
S1.制备勃姆石前驱体；所述勃姆石前驱体为纳米级勃姆石前驱体；
在一些实施例中，制备勃姆石前驱体，具体包括：
S1.1.把铝盐溶液和偏铝酸盐溶液进行混合，得到混合溶液；
需要说明的是，铝盐溶液和偏铝酸盐溶液混合，需将铝盐溶液缓慢加入偏铝酸盐溶液中。
在一些实施例中，铝盐溶液包括硫酸铝溶液、硝酸铝溶液、氯化铝溶液中的至少一种。
具体而言，本实施例中，按质量百分比计，所述铝盐溶液中，氧化铝的含量为4-10％，硫酸根的含量为11-28％，硝酸根的含量为14-36％，氯根的含量为8-21％。
在一些实施例中，偏铝酸盐溶液包括偏铝酸钠溶液；具体而言，所述偏铝酸钠溶液中，氧化铝的质量浓度为40-100g/L。
S1.2.对所述混合溶液进行浆化反应，得到浆化物料；
在一些实施例中，浆化反应的温度为25-65℃。
控制浆化反应的温度为25-65℃的原因是浆化反应过程是勃姆石前驱体晶核形成过程，低温有利于形成粒径更细小的晶核，但温度过低晶核形成速度快，晶核结构不完善；温度高形成的晶核数量少，晶核粒径粗，导致勃姆石前驱体粒径粗，最终由勃姆石前驱体转化成的勃姆石粒径粗，温度越高晶核形成速度越慢，晶核数量越少，晶核的粒径越粗。所以综合考虑粒径和晶核的结构生长等情况，选定此温度范围。
具体而言，本实施例中，将铝盐溶液和偏铝酸盐溶液混合，在25-65℃温度条件下，进行浆化反应，获得浆化物料，所述浆化物料的pH值为6.5-8.5。
S1.3.对所述浆化物料进行均态化均态化处理，后进行固液分离，得到勃姆石前驱体。
在一些实施例中，均态化均态化处理的温度为75-90℃，所述均态化均态化处理的时间为2-3小时。
控制均态化均态化处理的温度为75-90℃，时间为2-3小时的原因是均态化均态化过程中晶核进一步生长为晶体，温度低时晶体成长速度慢，有利于使晶体粒径更细，但使晶体发育完善需要更长的时间，产率低，此外温度过低晶体中夹杂的杂质含量高，难于清洗；温度高晶体生长的速度快，晶体发育好，但晶体粒径粗。均态化处理的时间需综合考虑，时间短晶体发育不完善，时间过长会导致晶体粒径粗，而且生产效率低。
具体而言，本实施例中，将所述浆化物料在75-90℃温度条件下进行均态化处理，处理时间2-3小时；然后，将其固液分离后得到滤饼和滤液，采用温度为85-99℃的蒸馏水将滤饼洗涤后，得到纳米勃姆石前驱体；
S2.对所述勃姆石前驱体进行打浆，得到浆料；
具体而言，本实施例中，向所述纳米勃姆石前驱体中加水打浆获得浆料，浆料固体含量为120-220g/l，水热反应釜浆料填充量60-80％。
控制浆料固体含量为120-220g/l的原因是固体含量少浆料粘度小，有利于颗粒之间的分散，可减少团聚，可制备出粒径更小的勃姆石，但固体含量过小，产率低，经济效益差；固体含量高浆料粘度大，颗粒之间分散困难，容易团聚，因而在水热反应过程中勃姆石前驱体难于转化成粒径更小的勃姆石，勃姆石平均粒径较粗。
控制水热反应釜浆料填充量60-80％的原因是水热反应需要在一定的温度和压力作用下进行，填充量小产率低，生产效率低；填充量大时物料体积变化对压力所带来的影响较大，对于压力容器而言不安全。
S3.对所述浆料进行两段水热反应，得到勃姆石初品；
在一些实施例中，所述第一段水热反应的温度为140-170℃；所述第一段水热反应的时间为1-2小时。
控制第一段水热反应的温度为140-170℃的原因是第一段水热反应是纳米勃姆石前驱体颗粒在一定的温度和压力作用下形成勃姆石晶核的过程，温度低勃姆石前驱体脱水速度慢，勃姆石晶核形成速度慢，需要的时间长，不经济；温度高勃姆石前驱体脱水速度快，勃姆石晶核形成速度快，但温度高浆料的能量高，形成的晶核容易团聚，导致晶核粒径粗，不利于制备出粒径小的纳米勃姆石，所以第一段水热反应的温度不宜过高。
控制第一段水热反应的时间为1-2小时的原因是为控制晶体颗粒尺寸，第一段水热反应是纳米勃姆石前驱体颗粒脱水形成勃姆石晶核的过程，时间短只有部分勃姆石前驱体颗粒脱水形成勃姆石晶核，形成晶核的数量少，导致第二段水热反应晶核生长为勃姆石的粒径粗，粒径分布不集中；时间长勃姆石前驱体颗粒脱水形成勃姆石晶核的数量多，有利于第二段水热反应制备出粒径细且粒径分布集中的纳米勃姆石，但时间过长产率低，不经济。
在一些实施例中，所述第二段水热反应的温度为180-210℃；所述第二段水热反应的时间为2-4小时。
控制第二段水热反应的温度为180-210℃的原因是为了控制颗粒团聚，第二段水热反应是勃姆石晶核生长为纳米勃姆石的过程，温度低晶核生长的速度慢，可以减少团聚，有利于制备出粒径细的纳米勃姆石，但温度过低水热反应的时间长，产率低，不经济；温度高晶核生长的速度快，可以缩短水热反应的时间，但温度过高晶核生长速度过快，颗粒之间容易团聚，形成的勃姆石粒径粗，不利于制备出粒径小的纳米勃姆石。
控制第二段水热反应的时间为2-4小时的原因是为了保障产品性能，第二段水热反应勃姆石晶核生长为纳米勃姆石，时间短勃姆石晶体发育不完善，产品性能差；时间长勃姆石晶体发育好，产品性能好，但时间过长产率低，不经济。
具体而言，本实施例中，对所述浆料进行两段水热反应，第一段水热反应的温度为140-170℃，反应1-2小时后提温进行第二段水热反应；第二段水热反应的温度为180-210℃，反应2-4小时后，将所述浆料分离、洗涤、喷雾干燥，得到勃姆石初品。
S4.对所述勃姆石初品进行后处理，得到纳米勃姆石；
具体而言，本实施例中，将所述勃姆石初品进行气流粉碎，打散勃姆石干燥过程中形成的较大颗粒，得到分散性好，粒径分布集中的勃姆石，即为纳米勃姆石。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种纳米勃姆石，所述勃姆石采用如上所述的纳米勃姆石的制备方法制得。
在一些实施例中，纳米勃姆石的中位粒径为100-500nm。
下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
实施例1
一种纳米勃姆石的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)将硫酸铝溶液和偏铝酸钠溶液混合，在25℃温度条件下，进行浆化反应，获得浆化物料，所述浆化物料的pH值为6.5；按质量百分比计，所述硫酸铝溶液中，氧化铝含量为8％，硫酸根含量为23％；所述偏铝酸钠溶液中，氧化铝浓度为40g/l；将所述浆化物料在85℃温度条件下，进行均态化反应，时间为3小时，反应后固液分离，得到滤饼和滤液，采用温度≥85℃的蒸馏水洗涤滤饼，得到纳米勃姆石前驱体；
2)向所述纳米勃姆石前驱体中加水打浆获得浆料，浆料固体含量为120g/l，装入高压反应釜进行水热反应，浆料填充量60-80％。
3)对所述浆料进行两段水热反应，得到勃姆石初品；第一段水热反应的温度为140℃，时间为2小时；第二段水热反应的温度为180℃，时间为为4小时，将所述水热反应后的浆料分离、洗涤、烘干，得到勃姆石初品。
4)将所述勃姆石初品进行气流粉碎，打散勃姆石干燥过程中形成的较大颗粒，得到分散性好，粒径分布集中的勃姆石，即为纳米勃姆石。
实施例2
一种纳米勃姆石的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)将硫酸铝溶液和偏铝酸钠溶液混合，在45℃温度条件下，进行浆化反应，获得浆化物料，所述浆化物料的pH值为7.5；按质量百分比计，所述硫酸铝溶液中，氧化铝含量为4％，硫酸根含量为11％；所述偏铝酸钠溶液中，氧化铝浓度为100g/l；将所述浆化物料在90℃温度条件下，进行均态化反应，时间为2小时，反应后固液分离，得到滤饼和滤液，采用温度≥85℃的蒸馏水洗涤滤饼，得到纳米勃姆石前驱体；
2)向所述纳米勃姆石前驱体中加水打浆获得浆料，浆料固体含量为180g/l，装入高压反应釜进行水热反应，浆料填充量60-80％。
3)对所述浆料进行两段水热反应，得到勃姆石初品；第一段水热反应的温度为140℃，时间为1.5小时；第二段水热反应的温度为190℃，时间为为4小时，将所述水热反应后的浆料分离、洗涤、烘干，得到勃姆石初品。
4)将所述勃姆石初品进行气流粉碎，打散勃姆石干燥过程中形成的较大颗粒，得到分散性好，粒径分布集中的勃姆石，即为纳米勃姆石。
实施例3
一种纳米勃姆石的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)将硫酸铝溶液和偏铝酸钠溶液混合，在60℃温度条件下，进行浆化反应，获得浆化物料，所述浆化物料的pH值为8.0；按质量百分比计，所述硫酸铝溶液中，氧化铝含量为8％，硫酸根含量为23％；所述偏铝酸钠溶液中，氧化铝浓度为80g/l；将所述浆化物料在90℃温度条件下，进行均态化反应，时间为3小时，反应后液固分离，得到滤饼和滤液，采用温度≥85℃的蒸馏水洗涤滤饼，得到纳米勃姆石前驱体；
2)向所述纳米勃姆石前驱体中加水打浆获得浆料，浆料固体含量为220g/l，装入高压反应釜进行水热反应，浆料填充量60-80％。
3)对所述浆料进行两段水热反应，得到勃姆石初品；第一段水热反应的温度为170℃，时间为2小时；第二段水热反应的温度为200℃，时间为为3小时，将所述水热反应后的浆料分离、洗涤、烘干，得到勃姆石初品。
4)将所述勃姆石初品进行气流粉碎，打散勃姆石干燥过程中形成的较大颗粒，得到分散性好，粒径分布集中的勃姆石，即为纳米勃姆石。
实施例4
一种纳米勃姆石的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)将硫酸铝溶液和偏铝酸钠溶液混合，在65℃温度条件下，进行浆化反应，获得浆化物料，所述浆化物料的pH值为8.5；按质量百分比计，所述硫酸铝溶液中，氧化铝含量为6％，硫酸根含量为16.5％；所述偏铝酸钠溶液中，氧化铝浓度为70g/l；将所述浆化物料在75℃温度条件下，进行均态化反应，时间为3小时，反应后液固分离，得到滤饼和滤液，采用温度≥85℃的蒸馏水洗涤滤饼，得到纳米勃姆石前驱体；
2)向所述纳米勃姆石前驱体中加水打浆获得浆料，浆料固体含量为160g/l，装入高压反应釜进行水热反应，浆料填充量60-80％。
3)对所述浆料进行两段水热反应，得到勃姆石初品；第一段水热反应的温度为160℃，时间为2小时；第二段水热反应的温度为210℃，时间为为2小时，将所述水热反应后的浆料分离、洗涤、烘干，得到勃姆石初品。
4)将所述勃姆石初品进行气流粉碎，打散勃姆石干燥过程中形成的较大颗粒，得到分散性好，粒径分布集中的勃姆石，即为纳米勃姆石。
实施例5
一种纳米勃姆石的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)将硫酸铝溶液和偏铝酸钠溶液混合，在50℃温度条件下，进行浆化反应，获得浆化物料，所述浆化物料的pH值为8.0；按质量百分比计，所述硫酸铝溶液中，氧化铝含量为8％，硫酸根含量为23.0％；所述偏铝酸钠溶液中，氧化铝浓度为60g/l；将所述浆化物料在75℃温度条件下，进行均态化反应，时间为3小时，反应后液固分离，得到滤饼和滤液，采用温度≥85℃的蒸馏水洗涤滤饼，得到纳米勃姆石前驱体；
2)向所述纳米勃姆石前驱体中加水打浆获得浆料，浆料固体含量为150g/l，装入高压反应釜进行水热反应，浆料填充量60-80％。
3)对所述浆料进行两段水热反应，得到勃姆石初品；第一段水热反应的温度为150℃，时间为2小时；第二段水热反应的温度为190℃，时间为为4小时，将所述水热反应后的浆料分离、洗涤、烘干，得到勃姆石初品。
4)将所述勃姆石初品进行气流粉碎，打散勃姆石干燥过程中形成的较大颗粒，得到分散性好，粒径分布均匀的勃姆石，即为纳米勃姆石。
对比例1
采用工业氢氧化铝为原料制备勃姆石，具体过程如下：
对比例1提供了一种勃姆石及其制备方法，其以实施例1为参照，与实施例1不同的是，步骤1)购买工业氢氧化铝，研磨至中位粒径1-3μm，步骤2)中向工业氢氧化铝中加水打浆获得浆料，其余与实施例1相同。
对比例2
采用拟薄水铝石粉为原料制备勃姆石，具体过程如下：
对比例2提供了一种勃姆石及其制备方法，其以实施例1为参照，与实施例1不同的是，步骤1)购买拟薄水铝石，中位粒径为15-30μm，步骤2)中向拟薄水铝石中加水打浆获得浆料，其余与实施例1相同。
对比例3
对比例3提供了一种勃姆石及其制备方法，其以实施例1为参照，与实施例1不同的是，步骤2)中浆料固体含量为250g/l，其余与实施例1相同。
对比例4
对比例4提供了一种勃姆石及其制备方法，其以实施例1为参照，与实施例1不同的是，步骤3)中采用一段水热反应，水热反应的温度为200℃，时间为4小时，其余与实施例1相同。
相关实验及效果数据：
将实施例1-5和对比例1-4制得的勃姆石进行检测，结果如下所示。
| 中位粒径 | 电导率 | |
| 实施例1 | 113nm | 14μs/cm |
| 实施例2 | 260nm | 9μs/cm |
| 实施例3 | 470nm | 7μs/cm |
| 实施例4 | 190nm | 11μs/cm |
| 实施例5 | 150nm | 12μs/cm |
| 对比例1 | 5.8μm | 52μs/cm |
| 对比例2 | 6.3μm | 67μs/cm |
| 对比例3 | 786nm | 8μs/cm |
| 对比例4 | 932nm | 6μs/cm |
由上表可得，采用本申请实施例提供的方法制备的勃姆石，产品分散性好，粒径细，粒径分布集中，中位粒径为100-500nm，电导率低，≤14μs/cm。而对比例提供的方法制备的勃姆石，产品粒径较粗，粒径分布不集中，中位粒径为＞5.0μm，以氢氧化铝和拟薄水铝石为原料制备的勃姆石电导率较高，通常为＞50μs/cm。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)此纳米勃姆石制备技术是使用水热合成法，制备工艺简单，对温度和压力要求较低，成本较低，适合工业化生产，并且制备的勃姆石具有结晶度高、团聚低、分散性好、尺寸可控和粒径分布窄等特点，是工业上通常用来生产勃姆石的方法。
(2)此勃姆石制备技术首先自制勃姆石前驱体，采用偏铝酸钠和铝盐溶液做原料，通过控制溶液浓度、温度、pH值、水热反应等条件，使得最终产品勃姆石的纯度高、电导率低，提高了产品的品质，此制备工艺成本低、工艺简单、对环境友好。
(3)此技术不需外加晶种和有机分散剂，采用两段水热反应制备纳米勃姆石，产品无团聚，分散性好，粒径分布集中，中位粒径为100-500nm。产品可用于制备高纯纳米氧化铝，也可用于锂电池、覆铜板、涂料、塑料、橡胶等行业，应用性能更好。
本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种纳米勃姆石的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
把铝盐溶液和偏铝酸盐溶液进行混合，得到混合溶液；
在设定温度下，对所述混合溶液进行浆化反应，得到浆化物料；
对所述浆化物料进行均态化处理，得到勃姆石前驱体；
对所述勃姆石前驱体进行打浆和水热反应，得到纳米勃姆石；
所述对所述勃姆石前驱体进行打浆和水热反应，得到纳米勃姆石，具体包括：
对所述勃姆石前驱体进行打浆，得到浆料；
对所述浆料进行水热反应，得到勃姆石初品；
对所述勃姆石初品进行后处理，得到纳米勃姆石；
所述水热反应包括第一段水热反应和第二段水热反应；
所述第一段水热反应的温度为140-170℃；第一段水热反应的时间为1-2h；
所述第二段水热反应的温度为180-210℃；第二段水热反应的时间为2-4h；
所述浆料的固体含量为120-220g/l，水热反应釜浆料填充量60-80％，纳米勃姆石的中位粒径为100-500nm，电导率≤14μs/cm；
所述设定温度为25-65℃；
所述均态化处理的温度为75-90℃；
所述均态化处理的时间为2-3h；
所述铝盐溶液包括硫酸铝溶液、硝酸铝溶液和氯化铝溶液中的至少一种；
按质量分数计，所述铝盐溶液包括：氧化铝4％-10％、硫酸根11％-28％、硝酸根14％-36％和氯根8％-21％；
所述偏铝酸盐溶液包括偏铝酸钠溶液；
所述偏铝酸钠溶液中，氧化铝的质量浓度为40-100g/l；
所述浆化物料的pH值为6.5-8.5。
2.一种纳米勃姆石，其特征在于，所述纳米勃姆石采用权利要求1所述的纳米勃姆石的制备方法制得。
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| CN106745132A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-05-31 | 吴嘉玉 | 一种利用梯度加热水热法制备棒状形貌勃姆石粉体的方法 |
| CN110127736A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-16 | 中国铝业股份有限公司 | 一种高黏大孔拟薄水铝石的制备方法 |
| CN114772616A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-07-22 | 中国铝业股份有限公司 | 一种超细纳米铝溶胶及其制备方法 |
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2022
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| 温度控制对ATO纳米分散液水热生长的影响;白凡飞等;电子元件与材料;第26卷(第04期);第28-30页 * |
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