[发明专利]一种空心氧化铝球的制备方法

说明书

本发明公开了一种空心氧化铝球的制备方法：包括如下步骤：将多孔γ‑氧化铝粉通过载气输送到等离子反应器的等离子焰中，反应，即获得空心氧化铝球，所述载气为氢气、氧气、氮气中的至少一种与氩气的混合气体，所述等离子反应器的功率≥9.75KW。本发明的制备方法，以工业组的γ‑氧化铝粉为原料，γ‑氧化铝是一种多孔性物质，将其通过等离子体时，由于极高温，γ‑氧化铝粉颗粒外层熔化成时，由于颗粒内存在大量气孔，气孔内的气体被封锁在颗粒内不能及时排出，在颗粒完全熔融时，由于表面张力颗粒外部形成球状，气体在内部形成气孔，最终成为空心氧化铝球。

技术领域

本发明涉及一种空心氧化铝球的制备方法，尤其涉及一种火法生产空心氧化铝微粉的方法，属于氧化铝球制备技术领域。

背景技术

空心球由于其特殊的结构使其具有密度低、过滤性好、特殊极性及光学性质，在医学、制药学、材料科学等领域，可作为添装物、涂料、颜料、催化剂以及药物传递的载体、胶囊及支撑物，并可作为“笼”使反应在有限的空间进行。

氧化铝具有高强度、高硬度、热膨胀系数小、耐腐蚀和耐磨等优良的物理化学性能，是迄今工业中用量最大的陶瓷材料之一。空心氧化铝将同时具备氧化铝以及空心球的优点，使其具有广阔的应用前景。

氧化铝具有优异的物理、电学、热学、力学性能，用于吸附剂、干燥剂、催化剂和增强材料等。在表面防护层材料、光学材料、催化剂及其载体、半导体材料等方面的新应用对超细微纳米结构氧化铝材料提出了新的要求，如均匀尺度、高表面活性及其微孔结构。材料的性能不仅取决于微粒子的尺寸，还取决于粒子形状以及孔结构。空心球结构氧化铝比其他结构具有更优良独特的性质。

目前比较成熟的空心球的制备方法主要有模板法、喷雾高温熔融法、水热法等。通过模板法已经制备了TiO₂、SiO₂/Al₂O₃等复合空心微球等。模板法是核-壳材料制备的主要方法，能够实现对核壳材料的尺寸、结构及组成的有效调控，从而得到具有不同性质的复合材料，以满足在各种领域的需要。但存在反应时间长、反应过程复杂、成本高等缺点。以喷雾高温熔融法制备了空心Al₂O₃等微球，有高效、节能、易于工业化生产等优点，但是存在形貌不好控制等缺点。水热法合成氧化铝空心微球，以葡萄糖和硝酸铝为原料，通过芳构化及碳化共聚成球，最后高温下煅烧得到氧化铝空心微球，水热法实质上也是模板法的一种。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种空心氧化铝球的制备方法，本发明采用火法制备空心氧化铝微球不需要产生大量废液，制备方法简单，能够可控的获得形貌为空心状球形氧化铝。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明一种空心氧化铝球的制备方法，包括如下步骤：将多孔γ-氧化铝粉通过载气输送到等离子反应器的等离子焰中，反应，即获得空心氧化铝球，所述载气为氢气、氧气、氮气中的至少一种与氩气的混合气体，所述等离子反应器的功率≥9.75KW。

本发明的制备方法，以工业组的γ-氧化铝粉为原料，γ-氧化铝是一种多孔性物质，每克的内表面积高达数百平方米，将其通过等离子体时，由于极高温，γ-氧化铝粉颗粒外层熔化成时，由于颗粒内存在大量气孔，气孔内的气体被封锁在颗粒内不能及时排出，在颗粒完全熔融时，由于表面张力颗粒外部形成球状，气体在内部形成气孔，最终成为空心氧化铝球。同时由于等离子体冷却速度快，完全熔融后的氧化铝颗粒冷却时不会形成α-氧化铝，而是能形成γ和/或θ等亚稳态氧化铝。γ、θ等亚稳态氧化铝相比α-氧化铝，性能上密度和热导率更低，绝热效果更好，质量更轻。

优选的方案，所述多孔γ-氧化铝粉为工业级。本发明中，采用工业级的原料即可，原料成本低。

优选的方案，所述多孔γ-氧化铝粉中Al₂O₃的质量分数≥99％，