[发明专利]一种锆离子掺杂的片状氧化铝及其制备方法和应用

说明书

本发明属于无机粉体制备领域，公开了一种锆离子掺杂的片状氧化铝体及其制备方法和应用。首先，采用十八水硫酸铝(Al₂(SO₄)₃·18H₂O)为铝源，硫酸钠(Na₂SO₄)、硫酸钾(K₂SO₄)为熔盐，碳酸钠(Na₂CO₃)作为凝胶剂，锆离子为纳米二氧化锆、氯氧化锆、硝酸锆的一种或两种作为掺杂物，制备出形貌规则，径厚比控制在8～100的片状氧化铝粉体材料。本方法操作简单、原材料易得、产物形貌可控，粒径分布均匀，能应用于片状氧化铝粉体材料的制备和生产。

技术领域

本发明属于无机粉体制备领域，特别涉及一种锆离子掺杂的片状氧化铝体及其制备方法和应用。

背景技术

铝元素的全球储量丰富，仅次于硅、氧元素，具有巨大的应用价值。其中片状氧化铝作为一种无机粉体材料，具有独特的二维几何平面结构，横向为微米尺寸，纵向为纳米尺寸，同时兼备微纳米材料的优异性能。而且本身具有良好的附着力、显著的屏蔽效应与反射光线的能力，同时具有耐酸碱性、耐高温、硬度高等优良性能。片状氧化铝的用途十分广泛，可以广泛应用于颜料、涂料、荧光粉原料、化妆品、汽车面漆、油墨及磨料等诸多领域。由于片状氧化铝晶面存在各向异性，所以在生长过程中各个晶面生长速度不同，且各晶面的力学性能不同，所以在片晶的生长过程中会产生畸变或者微裂纹的现象，对片状氧化铝的性能造成较大的影响。所以说制备纯度高、形状规则、径厚比可控，粒径分布均匀的片状氧化铝是如今急需解决的问题。

发明专利CN 110436501 A公开了一种用于珠光颜料领域的片状氧化铝的制备方法，通过铝源与氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾的单一组成或混合熔盐共混，并加入含有镁离子的硫酸镁溶液，通过干燥煅烧水洗即得片状氧化铝，所得到的产品粒径均一，径厚比较大，而且产品具有较好的耐热性和机械强度。发明专利CN 113173590 A公开了一种基于液态金属制备片状氧化铝的方法，主要采用熔盐法，将熔盐和含铝化合物，镓基或铋基液态金属混合煅烧，通过对烧结温度，液态金属种类及用量的控制，制备出分散性良好，易提取的片状氧化铝粉体。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种锆离子掺杂的片状氧化铝体的制备方法；该片状氧化铝体的径厚比可控。

本发明的另一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的锆离子掺杂的片状氧化铝体。

本发明的再一目的在于提供一种上述锆离子掺杂的片状氧化铝体的应用。

本发明采用熔盐法，通过控制锆离子来源以及掺杂量制备前驱体粉末，然后通过高温烧结制备一种径厚比可控的氧化铝粉体材料。Zr⁴⁺(72pm)的离子半径远大于Al³⁺(54pm)的离子半径，几乎不会进入氧化铝的晶格当中形成空位缺陷，当温度升高时锆离子主要以氧化锆的形式吸附在片状氧化铝表面，致使不同晶面的晶面能发生改变，控制不同晶面的生长快慢程度。当锆离子添加量较低时，并不能明显的对片状氧化铝的生长起到调控作用；而当片状氧化铝含量过高时，锆离子就会转化为杂质，导致氧化铝晶体生长过程中成核不均匀，会降低晶体的尺寸，导致生成的片状氧化铝碎片化，所以本发明将锆离子的掺杂量控制在3wt.％～9wt.％(以理论生成的Al₂O₃含量计算)，从而实现对片状氧化铝生长中径厚比在8-100左右的调控。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种锆离子掺杂的片状氧化铝体的制备方法，包括以下操作步骤：