[发明专利]纳米级氧化铝粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于氧化物的制备方法，具体地说是涉及纳米级氧化铝粉的制备方法。

背景技术

随着纳米技术的不断发展，对新型纳米材料超细性及均匀性的要求将日益提高。纳米氧化铝不但具有普通氧化铝熔点高、耐火度高、高温力学性能好、电气绝缘性好、耐酸碱侵蚀性能强和硬度高的特性，具有比其它物质比表面更大和更廉价易得，还具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等许多纳米材料特有的性质，因此，纳米氧化铝被广泛应用许多领域。

随着科技的发展，对氧化铝纯度和粒度的要求日益升高，高纯超细氧化铝的应用越来越被人们所重视，因此急需找到成本低、易于工业化的高纯超细氧化铝生产方法。纳米氧化铝制备方法趋向于多元化，目前国内常用的气相法制备出的粉体特性好，但成本太高; 醇盐水解法是一种较为理想的方法，这种方法制备纳米氧化铝，条件温和，产品纯度高，粒度均匀可以很容易生成纯度较高、粒度较小的氧化铝。而且，国内外有多家新厂建成并以金属铝为原料用醇盐水解法生产高纯超细氧化铝的生产工艺。

众多研究结果表明，通过纯铝制备出的异丙醇铝在水解产生氧化铝时，控制不同的反应条件，则得到的氧化铝产物其粒度、形状和尺寸分布也会有很大的差异。根据不同的水解条件，可以得到颗粒直径从几纳米到几十纳米的氧化铝粉体。根据醇的相似性，可以用正己醇代替异丙醇制备正己醇铝再水解生成氧化铝。因此，通过改变原材料，降低成本，及如何控制正己醇铝水解工艺条件如醇水摩尔比、反应温度、添加剂的种类和加入晶种的量等是氧化铝制造商的技术关键，在市场竞争中有决定性的意义。为此，本专利主要研究以铝粉为原料制备正己醇铝和水解合成反应工艺过程对氧化铝前驱体粒度与形态的影响，为满足市场对氧化铝粉体的技术性能提供必需的工艺参数。

在正己醇铝制备过程中，铝和醇在催化剂存在下，反应生成醇铝，并放出氢气：

铝粉中含铝量为99%以上，但是远比醇铝的成本低。以铝粉为原料制备的正己醇铝，经除杂后同样可以制备出纳米级氧化铝粉。

正己醇铝水解过程是一个非极性很强的快速过程，在用它作为先驱物制备铝溶胶的水解反应过程中，正己醇铝首先以三聚体和四聚体形式存在，同时，在分子内部存在着配位结构转变的平衡。

水解过程是水分子中的OH基团，通过亲核过程取代醇化物中的醇基。在水解产物之间，水解产物与原料之间会通过氧联过程自发地产生聚合，形成低聚物和高聚物。以正己醇铝为先驱物要制备溶胶，其先驱物必须首先溶于正己醇中，正己醇铝易结块，不易溶于水，在制备溶胶前应先将其研碎，再在正己醇中搅拌溶解，破碎过程越细越易水解，最后得到的胶体越均匀。同时无论水解过程还是聚合过程都受到溶剂、水量、水解温度和陈化时间等方面的影响。其中加水量和水解温度会影响到水解和聚合反应的速率、溶胶和凝胶的平衡、颗粒尺寸和粒径分布。同时，先驱体和溶剂的混合速度及搅拌速度也会影响溶胶的水解程度和颗粒尺寸。

因此，依托企业的研发队伍，对醇盐水解法生产工艺进一步优化，同时探讨其产品在出口和国内应用上碰到的最大难题－铁、硅、镁等杂质含量高的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供一种既不影响产品纯度，又没有其它杂质混入的纳米级氧化铝粉的制备方法，替代进口纳米氧化铝粉，填补国内空白；并将醇盐回收再利用，既降低了生产成本，又可达到环保的目的。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：

本发明反应式：

（1）醇铝反应制备醇铝化合物

  醇铝反应用钛盐来活化铝粉，循环的醇铝作为引发剂。反应式：

2AL+6C₆H₁₁OH=2AL（C₆H₁₁O）₃+3H₂   

（2）醇铝化合物水解反应制备纳米级氧化铝粉反应式：

AL（C₆H₁₁O）₃+3H₂O=3C₆H₁₁OH+AL（OH）₃

纳米级氧化铝粉的制备方法，其特征在于采用铝粉直接与正己醇反应，先制得醇铝化合物，然后醇铝化合物经过水解、蒸馏、分离,得水合氧化铝，焙烧水合氧化铝，制备纳米级氧化铝粉产品。