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纳米三氧化二铝的制备与应用进展

2013-06-04 09:51
路过的码农
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  近日,青海圣诺高纯氧化铝项目在南川工业园区开工建设。

  该项目采用醇盐合成、提纯、细化、水解、废液利用、焙烧等技术工艺生产高纯超细氧化铝粉,纯度达到99.999%,广泛运用于电子、航天、军事高科技等领域,是蓝宝石晶体以及YAG激光晶体和长余辉自发光材料的重要上游原材料。项目建成后,对于解决国内电子、航天、军事等高科技领域纳米级氧化铝粉等原材料长期依赖进口的局面有着重要的意义。

  纳米三氧化二铝的制备与应用进展

  纳米材料一般是指在一维尺度小于100nm,并且具有常规材料和常规微细粉末材料所不具有的多种反常特性的一类材料。作为纳米材料的一种,Al2O3拥有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应一切特殊性质,所以具备特殊的光电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象、在高温下仍具有的高强度、高韧、稳定性好等奇异特性,从而使Al2O3近年来备受关注研究并且在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等领域有广阔的应用前景。

  近年来从用途大体可以把氧化铝分为两类:第一类是用作电解铝生产的冶金氧化铝,随着氧化铝材料的广泛应用该类氧化铝占产量的大多数;第二类为非冶金氧化铝,主要包括非冶金用的氢氧化铝和氧化铝,也是通常所说的特种氧化铝,因其作用不同而与冶金氧化铝有较大的区别,主要表现在纯度、化学成分、形貌、形态等方面。由于粒径细小,纳米氧化铝可用来制作人造宝石、分析试剂以及纳米级催化剂和载体,用于发光材料可较大的提高其发光强度,对陶瓷、橡胶增韧,要比普通氧化铝高出数倍,特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳等。纳米氧化铝已用于YGA激光器的主要部件和集成电路基板,并用在涂料中来提高耐磨性。由于三氧化二铝掺杂在光纤中具有优于二氧化锗的一些特点,被应用于不同的领域,如光纤激光器,光纤放大器和保偏光纤。随着人们对自身健康的关注和环保意识的增强,绿色化学理念正在材料制备与应用领域备受关注。

  1、纳米Al2O3的一般物理化学特性

  Al2O3在地壳中含量非常丰富的一种氧化物。Al2O3有许多同质异晶体,根据研究报道的变种有10多种,主要有3种:α-Al2O3 、β-Al2O3 、γ-Al2O3 其中α-Al2O3是最稳定的一种无色晶体粉末,具有比表面大、熔点高、热稳定性极好、硬度高、吸水率极好、电绝缘性能好和耐酸碱腐蚀等许多优点,所以此类粉体广泛应用于各种氧化铝陶瓷的制备;

  γ-Al2O3是在400℃到800℃内由水合氧化铝脱水形成,不溶于水,能溶于酸或碱,强热至1273K,经一定保温时间能转变为α-Al2O3;热处理工艺参数对三氧化铝粒子颗粒特性的影响由强到弱:煅烧温度、水合氧化铝在300℃分解温度点的保温时间、在煅烧温度点的保温时间;通过控制其热处理工艺参数,可获得尺寸范围大小均匀、分散性好的球形γ-Al2O3[5];γ-Al2O3具有强的吸附能力和催化活性,所以其一般又叫活性氧化铝,它属于立方面心紧密堆积构型,四角晶系,与尖晶石结构十分相似。在许多化学反应中被用做吸附剂、催化剂和催化剂载体, 如石油的氢化裂化、氢化脱硫及脱氢催化剂的载体等,因此γ-Al2O3在催化领域有着更广泛的应用。

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