金戈新材帶你揭秘球形氧化鋁的制備方法

超細(xì)球形氧化鋁具有耐腐蝕、耐高溫、高硬度、高強(qiáng)度、抗磨損、抗氧化、絕緣性好和表面積大等優(yōu)異特性，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電子、國(guó)防、航天及核工業(yè)等高科技領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)超細(xì)球形氧化鋁的需求量年增長(zhǎng)率不斷增高。因此，進(jìn)一步探索制備超細(xì)球形氧化鋁粉體的新方法，具有非常重要的意義。下面，小編簡(jiǎn)要介紹球形氧化鋁制備方法及其應(yīng)用。

一、球形氧化鋁制備方法

球形氧化鋁的制備方法主要有溶膠-乳液-凝膠法、滴球法、均相沉淀法、模板法、氣溶膠分解法、噴射法等。

1、溶膠-乳液-凝膠法

溶膠-乳液-凝膠法是在溶膠凝膠法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其主要工藝過程是利用醇鋁水解，經(jīng)過溶膠凝膠過程制備球形氧化鋁粉體，整個(gè)水解體系比較復(fù)雜，其中溶解醇鋁的辛醇占50%，乙腈溶劑占40%，分散水的辛醇和丁醇分別占9%和1%，并且用羥丙基纖維素作分散劑，得到了球形度非常好的球形氧化鋁粉體。

溶膠-乳液-凝膠法由于采用了有機(jī)溶劑及表面活性劑，缺點(diǎn)是不利于氧化鋁粉體的分離及干燥。

2、滴球法

滴球法是將氧化鋁溶膠滴入到油層（通常使用石蠟、礦物油等），靠表面張力的作用形成球形的溶膠顆粒，隨后溶膠顆粒在氨水溶液中凝膠化，最后將凝膠顆粒干燥，煅燒形成球形氧化鋁的方法。滴球法制備的球形氧化鋁主要應(yīng)用于吸附劑或催化劑載體。

滴球法是對(duì)溶膠-乳液-凝膠法在工藝上的進(jìn)一步改進(jìn)，其優(yōu)點(diǎn)是省去了粉體與油性試劑的分離處理。缺點(diǎn)是制備球形氧化鋁的粒徑較大。

3、均相沉淀法

均相沉淀法是指在Al2（SO4）3或NH4Al（SO4）2均相溶液中，其沉淀過程包括晶核形成、聚集長(zhǎng)大、析出。在沉淀劑的作用下，均相溶液中的濃度降低，就會(huì)均勻地生成大量的微小晶核，最終形成的細(xì)小沉淀顆粒會(huì)均勻地分散在整個(gè)溶液當(dāng)中，制備得到球形氧化鋁。

需要特別注意的是：球形氧化鋁粉體顆粒只有在Al2（SO4）3或NH4Al（SO4）2溶液中能夠獲得，而不能在Al（NO3）3或AlCl3溶液中得到，可見SO42-對(duì)形成球形顆粒起到了至關(guān)重要的作用。

均相沉淀法優(yōu)點(diǎn)是能夠制備球形度非常好的氧化鋁粉體，形貌均一，粒度分布窄。缺點(diǎn)是該方法局限性大，形貌形成機(jī)理尚不明確。

4、模板法

模板法是以球形原料作為過程中控制形態(tài)的試劑，產(chǎn)品通?？招幕蛘呤呛藲そY(jié)構(gòu)。主要工藝過程是以聚苯乙烯微球?yàn)槟０鍎?，用碳酸功能化的氧化鋁納米粒子包覆，再通過甲苯洗滌，制備了空心氧化鋁球體。

模板法是制備空心球體的好方法。缺點(diǎn)是對(duì)模板劑的要求較高，制備過程步驟多，不易操作。

5、氣溶膠分解法

氣溶膠分解通常是以鋁醇鹽為原料，利用鋁醇鹽易水解和高溫?zé)峤獾男再|(zhì)，并采用相變的物理手段，將鋁醇鹽氣化，然后與水蒸汽接觸水解霧化，再經(jīng)高溫干燥或直接高溫?zé)峤?，從而?shí)現(xiàn)氣-液-固或氣-固相的轉(zhuǎn)變，最終形成球形氧化鋁粉體。氣溶膠分解法關(guān)鍵是由霧化部分和反應(yīng)部分組成的復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置。

6、噴射法

噴射法制備球形氧化鋁的實(shí)質(zhì)是在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)相的轉(zhuǎn)變，利用表面張力的作用使產(chǎn)物球形化，根據(jù)相轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)又可以分為噴霧熱解法、噴霧干燥法和噴射熔融法。

（1）噴霧熱解法

噴霧熱解法是以Al（SO4）3、Al（NO3）3和AlCl3溶液為原料，通過霧化作用形成球形液滴，經(jīng)過高溫?zé)峤馍汕蛐窝趸X粉體。該方法熱解過程需要900℃，耗能較大。

（2）噴霧干燥法

噴霧干燥法是先將鋁鹽溶液與氨水反應(yīng)制成氧化鋁溶膠，再將氧化鋁溶膠在150-240℃下噴霧干燥，制備得到球形氧化鋁粉體。

該方法相比于噴霧熱解法法，優(yōu)點(diǎn)是：可減少能量的消耗。

（3）噴射熔融法

噴射熔融法是利用等離子焰直接將固體鋁粉或氧化鋁粉熔融，然后馬上做退火處理，通過調(diào)節(jié)載氣成分和直流電弧的功率可以控制球形化程度，并可以制備空心結(jié)構(gòu)。

上述制備球形氧化鋁的方法都有各自的特點(diǎn)：均相沉淀法比較溫和，但是為了獲得球形粉末，通常必須使用硫酸鋁為原料，因此在煅燒階段會(huì)產(chǎn)生有害的硫化物；在溶膠-乳液-凝膠法中，為了形成乳濁液，使用了大量的有機(jī)溶劑和表面活性劑，乳濁液中的球形粉末的分離過程非常繁瑣，并且在干燥和煅燒階段不容易保持粉末的球形；滴球法適用于制備大粒徑且尺寸均一的球形氧化鋁，但是使用熱油和必須保持溶膠長(zhǎng)時(shí)間滴落是滴球法的缺點(diǎn)；由于模板的性能決定了粉末最終的外觀，所以在模板法中必須使用符合嚴(yán)格要求的模板劑；氣溶膠分解法和噴射法適用于生產(chǎn)微米級(jí)到納米級(jí)球形氧化鋁粉末，雖然反應(yīng)設(shè)備復(fù)雜，但容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

最后：

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