溶胶-凝胶法制备纳米氢氧化铝溶胶
溶胶_凝胶法制备Al_2O_3纳米粉_李月明
溶胶—凝胶法制备Al 2O 3纳米粉 收稿日期:2002-07-19 基金项目:本项目为江西省计委重点项目。
作者简介:李月明(1965年～),男,副教授,博士生,主要从事低膨胀材料和无机陶瓷分离膜的研究。
李月明,周健儿,顾幸勇,马光华(景德镇陶瓷学院,景德镇 333001)摘 要:以Al (NO 3)3和NH 3・H 2O 为原料制备AlOOH 勃姆石溶胶,加入PVA 作为分散剂,干燥后制成干凝胶。
干凝胶经不同温度下煅烧得到不同晶型的Al 2O 3纳米粉。
X —射线衍射分析结果表明,勃姆石干凝胶在煅烧过程中的物相变化为AlOOH →ε-Al 2O 3→ -Al 2O 3→δ-Al 2O 3→θ-Al 2O 3→α-Al 2O 3,采用电子显微镜和BET 比表面积法测量出Al 2O 3纳米粉的颗粒大小。
关键词:溶胶—凝胶法;Al 2O 3;纳米粉;相变中图分类号:TQ174175 文献标识码:A 文章编号:1001-9642(2002)05-0004-031 前 言纳米材料的制备是材料科学工作者最热门的研究领域之一,纳米粉体的合成技术是纳米材料的基本技术。
采用溶胶—凝胶法制备纳米氧化铝是常用的方法之一,通常是将有机盐或无机盐水解后制得的溶胶直接胶凝后干燥得到干凝胶,然后将干凝胶加热分解,通过晶型转化得到不同晶型的氧化铝纳米粉体,这种方法较难制备尺寸细小的纳米粉体。
如果在溶胶中加入某种有机分散剂后再将溶胶胶凝,则制得的粉体具有尺寸细小,颗粒均匀。
此外Al 2O 3具有多种晶型的结构,其中θ-Al 2O 3→α-Al 2O 3相变过程中,晶体结构发生较大的变化,这一过程易使α-Al 2O 3粉末粗化,并形成团聚,影响了粉体的性能。
本研究直接利用水解反应的产物NH 4NO 3,无需滤去,可降低θ-Al 2O 3→α-Al 2O 3的转变温度,保持颗粒尺寸的相对细小,可以简化工艺过程。
2 实 验Al (NO 3)3和NH 3・H 2O 均为化学纯,配制成一定浓度的溶液后,将NH 3・H 2O 加热至85℃后缓慢滴加等当量的Al (NO 3)3溶液,边滴加边剧烈搅拌,1小时后加入1M 的HC l 溶液作为胶溶剂,85℃下恒温搅拌12小时后制得稳定透明的勃姆石溶胶,勃姆石溶胶中加入一定量的3w t %PVA 溶液混合后,溶胶在60℃下干燥成干凝胶,在不同温度下煅烧2小时,获得的粉体用于物相分析。
纳米级铝溶胶
纳米级铝溶胶简介纳米级铝溶胶是一种具有高度分散性和可控性的纳米材料，由纳米级颗粒组成。
它具有广泛的应用领域，包括材料科学、催化剂、能源存储等。
本文将介绍纳米级铝溶胶的制备方法、性质和应用。
制备方法溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常用于制备纳米级铝溶胶的方法。
该方法包括以下步骤：1.溶解：将适量的铝盐（如氯化铝）在溶剂中溶解，形成含有金属离子的溶液。
2.水解：加入适量的碱（如氢氧化钠）使得金属离子发生水解反应，生成氢氧根离子和氢氧化铝沉淀。
3.成核：通过控制反应条件（如温度、pH值等），使得氢氧化铝沉淀形成均匀分散的颗粒。
4.成熟：通过加热或静置等方式，使得颗粒进一步成长并形成稳定的溶胶。
水热法水热法是另一种用于制备纳米级铝溶胶的方法。
该方法利用高温高压的水环境，促进金属离子的水解和成核过程。
具体步骤如下：1.溶解：将适量的铝盐在水中溶解，形成含有金属离子的溶液。
2.水热反应：将溶液置于高温高压的反应器中，通过控制反应时间和温度等条件，使得金属离子发生水解和成核反应。
3.过滤和洗涤：将反应产物进行过滤和洗涤，去除杂质并得到纯净的纳米级铝溶胶。
性质纳米级铝溶胶具有许多独特的性质，包括：1.纳米尺寸效应：由于颗粒尺寸在纳米级别，具有较大的比表面积和更好的催化活性。
2.高度分散性：颗粒均匀分散在溶剂中，不易团聚。
3.可控性：通过调节制备条件可以控制颗粒的尺寸、形状和分布。
应用纳米级铝溶胶在许多领域具有广泛的应用，包括：材料科学纳米级铝溶胶可以作为材料科学中的基础材料，用于制备各种纳米复合材料和功能性材料。
将纳米级铝溶胶与聚合物混合可以得到具有优异力学性能和热稳定性的复合材料。
催化剂纳米级铝溶胶具有较大的比表面积和高度分散性，使其成为理想的催化剂载体。
通过将催化剂活性组分负载在纳米级铝溶胶上，可以提高催化剂的活性和选择性。
能源存储纳米级铝溶胶在能源存储领域也有着广泛的应用。
将纳米级铝溶胶作为电极材料可以制备出高性能的超级电容器和锂离子电池。
溶胶凝胶法制备高比表面积的纳米氧化铝及其对过渡金属离子吸附行为的研究
２００３年第６１卷化学学报Ｖｏｌ６１，２１）０３篁！塑：！竺：！堡！！坠！堡竺坠！！！坠坠：！：！竺：！堡一溶胶一凝胶法制备高比表面积的纳米氧化铝及其对过渡金属离子吸附行为的研究常钢江祖成彭天右胡斌＋（武汉大学化学与分子科学学院武汉４３００７２）摘要溶腔一凝胶法合成高比表面积纳米氧化铝，以透射电镜（ＴＥＭ），Ｘ射线衍射（ＸＲＤ），比表面积测定（ＢＥＴ）等手段对所得的纳米氧化铝进行了表征，表明纳米粒子的粒径在４０，８０ｎｍ．以ＩＧＰ－ＡＥＳ为检测手段，考察ｒ纳米氧化铝材料在静态吸附条件下对于过渡金属离子的富集分离性能结果表明，在ｏＨ８—９范围内．过渡金属离子ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｒ．Ｎｉ可实现定量分离富集．吸附于纳米氧化铝上的金属离子可用ｌ０ｍｏｌ／Ｌ盐酸溶液完全解脱．将所合成的纳米氧化铝用于实际标准样品黑麦叶和煤烟灰中Ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｒ．Ｎｉ的分离富集及ＩＣＰ－ＡＥＳ测定，结果满意．关键词溶胶一凝胶法，纳米氧化铝，ＩＣＰ－ＡＥＳ，分离富集，过渡金属元素ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＨｉｇｈ－Ｓｐｅｃｉｆｉｃ－Ｓｕｒｆａｃｅ－ＡｒｅａＮａｎｏｍｅｔｅｒ－ｓｉｚｅｄＡｌｕｍｉｎａｂｙＳｏｌ－ＧｅｌＭｅｔｈｏｄａｎｄＳｔｕｄｙｏｎＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎＢｅｈａｖｉｏｒｓｏｆＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＭｅｔａｌＩｏｎｓｏｎｔｈｅＡｌｕｍｉｎａＰｏｗｄｅｒ诮ｔｈＩＣＰ－ＡＥＳＣＨＡＮＧ，ＧａｎｇＪ１ＡＮＧ，Ｚｕ—Ｃｈｅｎｇ（Ｃｏｔｔ，衅ｏｆｃｋｍ新ａｎｄＭｏｌｅｃ，ｄａｒＳｃｉｅｎｃｅＰＥＮＧ，Ｔｉａｎ—ＹｏｕＨＵ，Ｂｉｎ‘ＷｕｈａｎＵｒｄｗｓｉｔｙ，Ｗｕｌｍｎ４３００７２）ＡｂｓｔｒａｃｔＨｉｇｈｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｎａｎｏｍｅｔｅｒ－ｓｉｚａｄａｌｕｍｉｎａｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｐｒｅｐａｍｂｙＳｏｌ－Ｇｅｌｍｅｔｈｏｄ．１１１８ｐｒｏｄｕｃｔｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＴＥＭ，ＸＲＤａｎｄＢＥＴ．ｒ１１１ｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｃａｔｉｏｎｓＯｉｌ山ｅｈｉ小ｓｕｒｆａｃｅ—ａｒｅａａｌｕｍｉｎａｐｏｗｄｅｒＷａＳｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｐＨｏｎｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆａｎａｌｙｔｅｓ．ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍａｎｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｉｅｓｗｅｒｅｓｌｕｄｉｅｄａｎｄｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｎａｎｏｍｅｔｅｒ－ｓｉｚｅｄ她０３ｐｏｓｓｅｓｓｅｓａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃａｐａｃｉｔｙｔｏｗａｒｄｓｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｃａｔｉｏｎｓ．ＡｔｐＨ８—９ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｓｏｒｐｆｉｏｎＷｉｌｌｓｏｂｍｉｎｅｄｆｏｒＣｕ．Ｍｎ．ＣｒａｎｄＮｉ．ＡⅡｔｅｓｔｅｄｅｌｅｍｅｎｔｓｃａｌｌｂｅｅｌａｔｅｄｗｉｔｈ１．０ｍｏｌ／ＬＨＣｌ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅａｍｄｙｓｉｓｏｆｓｏｍｅｅｎｖｉｒｏｒａｎｅｎｔａｌｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙｒｅｓｕｌｔｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＳｏｌ・Ｇｅｌ，ｎａｎｏｍｅｔｅｒ－ｓｉｚｅｄＡ１２０３，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｉｏｎｓ，ＩＣＰ－ＡＥＳ纳米材料是近年来受到广泛重视的一种新兴功能材料ｉｔ，２ｌ，纳米粒子的粒径在１～１００ｎｎｌ之间，属于原子簇与宏观物体交界的过渡状态，它既非典型的微观体系又非典型的宏观体系．具有一系列新异的物理化学特性，具备一些优于传统材料的特殊性能【３＿４】．其中一点是随着粒径的减小，表面原子数迅速增大，表面积、表面能和表面结合能都迅速增大；表面原子周围缺少相邻的原子，具有不饱和性，易与其它原子相结合而稳定下来，因而具有很大的化学活性．由于其表面原子能够与其它金属离子以静电作用相结合，因此纳米★Ｅ．ｎｌａｄ：ｂｉｔｒｉｍ＠ｗｈｕｅｄｕ∞ＲｅｃｅｉｖｅｄＭａｙ２１，２００２；ｒｅ＇ｈｓｏｄ岫８湖北省重点科技发展项目．材料对许多过渡金属离子具有很强的吸附能力，并且在较短的时间内即可达到吸附平衡；同时由于其比表面积非常大．因而相对于一般的吸附材料有更大的吸附容量，是一种较为理想的固相萃取吸附剂，纳米氧化铝因其具有耐高温、耐腐蚀、比表面积大、反应活性高、绝缘性好以及在低温下易于成型等优异特性。
溶胶_凝胶法制备_Al_2O_3纳米粉体
金刚石与磨料磨具工程 D iamond & Abrasives Engineering
文章编号 : 1006 - 852X (2008) 06 - 0062 - 05
Feb. 2009 No. 1 Serial. 169
溶胶 - 凝胶法制备 α2A l2 O3 纳米粉体 3
将一定量的工业氧化铝溶胶置于蒸馏水中 ,在恒 温搅拌下缓慢滴加硝酸溶液调节 pH = 3,然后加入一 定量的分散剂 。待解胶完成后加入晶种和矿化剂 ,继 续恒温搅拌 30 m in,使晶种和矿化剂在溶胶中分散均 匀 。所得溶胶在室温下形成凝胶 ,凝胶在干燥箱中 80 ℃烘 24 h形成干凝胶 。干凝胶以乙醇为介质进行湿 磨 4 h,在烘箱中干燥 ,过 120 目筛得到前驱体 。然后 将前驱体分别在不同温度下锻烧 2 h得到 α2A l2 O3纳 米粉 ,并对制得的粉体进行表征 。 1. 3 粉体表征
particle size of colloid
分散剂种类
分散剂加入量 /wt%
胶体粒度 / nm
0. 5
30
PEG - 400
1
24. 8
1. 5
25. 0
0. 5
25. 8
Fs - 10
1
78. 5
1. 5
91. 6
0. 5
三乙醇胺
1
16. 7 14. 4
1. 5
14. 9
将用上述分散剂的最佳加入量制得的前驱体 (添
= 0. 89)计算晶粒的粒径 ,式中 D 为颗粒粒径 ,λ为 X 射线波长 , B 为衍射峰半高宽 ,θ为衍射角 ; 用 JSM 6700E型场 发射 扫描 电子 显微 镜 观 察 晶 粒 形 貌 ; 用 MALVERN Zetasizer - 3000HSA 型自动电位粒度仪测 量粉体的粒度 。
氢氧化铝纳米微粒的制备及其应用研究
氢氧化铝纳米微粒的制备及其应用研究氢氧化铝纳米微粒是目前纳米技术应用领域中的热门研究课题之一。
其具有优异的物理和化学特性，在尺度效应、表面效应和量子效应等方面具有非常突出的优势，因此被广泛应用于环境保护、材料科学、生物医学、电子信息等诸多领域。
本文将从氢氧化铝纳米微粒的制备和应用两个方面展开探讨。
一、氢氧化铝纳米微粒的制备技术1. 水热法水热法是一种简单易行的制备氢氧化铝纳米微粒的方法，其原理是利用蒸汽或者水性溶液在高温高压的条件下作用于铝盐，促使氢氧化铝晶体的生长和聚集。
水热法具有操作简便、操作条件温和、粒径大小可控等优点。
然而，其制备过程中还存在着溶液浓度、pH值、反应时间、温度压力等参数的影响，需要进行合理的优化和控制。
2. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种化学合成方法，其原理是利用配合物预酶体在适当的温度下制备氢氧化铝纳米微粒。
该方法具有成本较低、制备速度快、控制粒径可调节、产率较高等显著优势。
但是，溶胶凝胶法的制备条件复杂，其结果受多种因素影响，如预酶体/溶液比例、温度、pH值、溶液稳定性等，需要进行合理的优化。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种重要的物理制备方法，通过选择合适的气相沉积材料和工艺条件，可在高温高压下形成氢氧化铝纳米微粒。
与前两种方法相比，气相沉积法的制备精度更高，可精确地控制粒径和包覆度等参数。
然而，其设备设施较为昂贵、制备过程需要高温高压等特殊条件、生产成本较高等缺点也是需要考虑的。
二、氢氧化铝纳米微粒的应用1. 环境保护领域氢氧化铝纳米微粒具有良好的吸附性能和化学稳定性，能够有效地去除废水中的重金属离子、有机污染物等有害物质，对于水体的污染治理能起到积极的促进作用。
此外，氢氧化铝纳米微粒也可以作为光催化剂，利用其高效的光催化作用去除有机废气等污染物。
2. 材料科学领域氢氧化铝纳米微粒具有的特殊物理和化学特性，被广泛应用于材料科学领域，如制备高性能红外透明玻璃、高强度陶瓷、高效催化剂等。
溶胶／凝胶法制备纳米TiO2／Al2O3
摘 要： 采用溶胶． 胶法制备 纳米 ＴＯ／ ２ ３ 凝 ｉ２ Ｏ ，考察 Ａ１ 了陈化温度 及络舍 比对 ＴＯ ／ １ 比表 面积及孔 结构 ｉ２ ２ Ａ Ｏ３ 参数 的影响．结果表 明，ＴＯ／１ ３ 均粒径 ＜７ｒ ｉ２ ２ 平 Ａ ０ ０ｍ， ｉ 比表 面积超 过 ２ ０ ／，平均孔径 ０８ ． ｍ。适 当降 １ｍ２ ｇ ．～１ ｎ ４ 低 陈化温度及加络合 剂有 利于 ＴＯ２ Ｉ ３ ｉ ／ ２ 粒子的分散 。 ＡＯ ２３ Ｏ 的存在提 高了 ＴＯ ／ ２ ３ ｉ ２ Ｏ 的热稳 定性。 Ａ１
１ 引 言
ＴＯ 是一种新型的催化剂载体 ， Ａ ２ ３ ｉ２ 比 １ 载体有更优 ０ 良的催化活性 ，可用于石油加氢裂解或脱硫脱氮【 】 １ 。研究 表 明， 对于噻吩加氢脱硫反应 而言，ＭｏＴＯ 的催化活性 ／ ｉ２
是Ｍｏ １ ３ 。 ｉ２ ／ ２ 的４ Ａ０ 但ＴＯ 比表面积约５ｍ， 比Ａ２３ ｏ ２， １ ｇ ０
关键词： 溶胶． 凝胶法 ；纳米 ＴＯ２ １ ３ ｉ ／ ２ ；陈化温度 ； Ａ Ｏ
络 合 比
络 合反应进行 ，变 为黄色液体 。［ ＡＣ ／ ｉ ＡＣ ＩＴ］ ［ 分别为 ０ 、 ０５ １ ２ 再加入一定量 的 络合溶 液， ． 和 。 、 控制［ｉ ［ Ｔ］ ｍ】 ／ ＝１ 。由此 得到的清液加入 甲基苯 磺酸水解 ，控制 ｐ Ｈ＝
维普资讯
助
锨
财
２０ 年增刊 （８ 卷 ０７ ３）
溶胶／ 凝胶 法制 备纳 米 ＴＯ ／ ２ ３ ｉ２ ０ 丰 Ａ１
周利民 一 ， ，王一平 ２ ，刘峙嵘
（． １东华理工学 院 核 资源 与环境教育部 重点实验室 ，江 西 抚 州 ３４ ０ ：２天津 大学 化工学 院，天津 ３０ ７ ） ４００ ． ０ ０ ２
纳米氢氧化铝粉
纳米氢氧化铝粉纳米氢氧化铝粉，作为一种重要的纳米材料，具有广泛的应用前景。
它具有高比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性等特点，被广泛应用于催化剂、防火材料、陶瓷材料等领域。
本文将详细介绍纳米氢氧化铝粉的制备方法、性质以及应用前景。
一、纳米氢氧化铝粉的制备方法纳米氢氧化铝粉的制备方法多种多样，常见的方法包括溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法。
该方法首先通过溶胶制备氢氧化铝前体溶液，然后经过凝胶、干燥和煅烧等步骤得到纳米氢氧化铝粉。
纳米氢氧化铝粉具有很高的比表面积，这是由于其粒径很小，一般在纳米级别。
高比表面积使得纳米氢氧化铝粉具有更多的活性位点，从而提高了其催化性能。
此外，纳米氢氧化铝粉还具有良好的热稳定性和化学稳定性，能够在高温和恶劣环境下保持稳定。
三、纳米氢氧化铝粉的应用前景由于纳米氢氧化铝粉具有优异的性能，因此在多个领域都有广泛的应用前景。
1. 催化剂领域：纳米氢氧化铝粉可以作为催化剂的载体，用于催化剂的制备。
其高比表面积和活性位点可以提高催化剂的活性和选择性，广泛应用于催化加氢、催化裂化等反应中。
2. 防火材料领域：纳米氢氧化铝粉具有优良的阻燃性能，可以用于制备高效的防火材料。
加入纳米氢氧化铝粉可以提高材料的阻燃性能，降低火灾发生的几率和减少火灾的危害。
3. 陶瓷材料领域：纳米氢氧化铝粉可以用于制备高性能的陶瓷材料。
其高比表面积和良好的热稳定性可以改善陶瓷材料的机械性能、导热性能和电性能，提高陶瓷材料的整体性能。
4. 生物医药领域：纳米氢氧化铝粉可以用于制备药物载体和生物传感器等。
其高比表面积和化学稳定性可以增大药物的负载量，提高药物的释放效率，并且可以用于制备高灵敏度的生物传感器，用于检测生物分子和疾病标志物。
纳米氢氧化铝粉作为一种重要的纳米材料，具有广泛的应用前景。
通过合适的制备方法可以得到纳米氢氧化铝粉，其具有高比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性等特点。
溶胶凝胶法制备氢氧化铝
摘要溶胶凝胶法是备制氢氧化铝的粉体的方法之一，是利用不同的前驱物（铝的无机化合物、铝的有机化合物）在一定PH值、水浴温度、搅拌速度的控制下水解制成氢氧化铝胶体，然后再在一定条件下转化为凝胶，经过干燥，研磨制得具有一定粒径、比表面积和晶型的超细氢氧化铝粉体。
关键词溶胶凝胶法氢氧化铝粉体AbstractPrepared by sol-gel method is made of aluminum hydroxide, one of the ways is powdery using different precursors (aluminum inorganic compounds, aluminum of organic compounds) in certain PH value, stretching temperature, stirring speed under the control of the hydrolysis colloidal, then made aluminum hydroxide in certain conditions into gel, after drying, grinding system has a certain size, specific surface area and the type of super-fine powder.Key word： sol-gel Aluminum hydroxide powder前沿超细氢氧化铝具有阻燃、消烟、填充多种功能，是一种重要的无机环保型阻燃材料。
它相比较与有机阻燃材料燃烧时产生大量的烟雾、腐蚀性气体和有毒气体等缺点，无机阻燃剂具有热稳定较好、不产生腐蚀性气体、不挥发、效果持久、没有毒性、价格低廉以及对环境危害小的优点。
氢氧化铝在常温下化学性质和物理性质比较稳定，燃烧时又不会产生二次污染，分散性和白度高。
溶胶-凝胶法制备纳米α-Al_2O_3
溶 胶 一 法 是 指 金 属 有 机 或 无 机 化 合 物 经 过 凝胶 溶液、 胶 、 溶 凝胶 而 固化 ， 处 理 后 成 为 氧化 物 或 其 热
他化合物固体的方法 ， 它可 以把各种金属离子均匀 地 分散 在 凝胶 中 ， 经过 煅 烧 得 到 粒 径 较 小且 均一 的 纳 米粒 子 ］ 。本 实 验 以 ＡＣ，・ Ｈ Ｏ为 前 驱 体 ， １１ ６ 经
引 言
纳米 材料 具有 小尺 寸 效应 、 面效 应 、 子 尺寸 表 量 效 应 及宏 观置 于 隧道 效 应 等 特点 ， 导致 纳米 微 粒 可 的热 、 、 、 及 敏 感 特 性 和 表 面 稳定 性 等不 同于 电 磁 光 普 通 粒度 粉体 材 料 的性 质 ， 而 使 其 在很 多 领域 具 从
有 广 阔 的应用 前 景 … 。
公 司 ；， （ 氧 丙烷 ） 分 析 纯 ， 都科 龙 化 工试 ＣＨ Ｏ 环 ， 成 剂厂 ； ＭＦ Ｎ， 二 甲基 甲酰胺 ） 分 析 纯 ， 津 天 大 Ｄ （ Ｎ一 ， 天
化工 试剂 厂 。
９ ｌｓｐｒｃ ｉ ｎｌ ｅ 激 光 粒 度 仪 ， 国 ０ｐｕ ａｉｅｓｅａａ ｚｒ ｔｌ ｚ ｙ 美 布鲁 克 海 文 公 司 ； ／ ａ２０ Ｄ ｍ ｘ５０型 ｘ 射 线 衍 射 仪 ， 日
进行 红外 光 谱 、 Ｒ 和激光 粒 度分 析 。 ＸＤ
将 一 定 物 质 的量 的 Ａ Ｃ，・ Ｈ Ｏ溶 解 于 Ｄ １１ ６ ２ ＭＦ
溶剂中 ， 配制 出不 同浓 度 的溶 液 ， 经超 声 波振荡 仪 振 荡 ， 散 均匀 。向不 同浓 度 的 ＡＣ，・ Ｈ Ｏ 溶 液 中 分 １１ ６ ： 加入 不 同物 质 的量 的环 氧 丙 烷 ， 声 波振 荡 １ｍｉ， 超 ｎ 密封 放 置 。待溶胶 形 成凝 胶后 ， 陈化 ２ ， ４ｈ 将凝 胶 放 入６ ０℃ 水浴 干 燥箱 中干 燥 ， 到干 凝胶 。把 干 凝 胶 得 放人 马弗 炉 中 ， 温 至 １２０ ℃ ， 烧 ２ｈ 获 得 Ｏ 升 ０ 煅 ， ｔ — Ａ 纳米 粒 子 。 １ Ｏ
氢氧化铝纳米材料的制备及应用探讨
氢氧化铝纳米材料的制备及应用探讨随着科学技术的不断发展和进步，纳米材料逐渐被人们所关注和研究。
其应用已不仅仅局限于材料领域，还涉及到生物医学、环境治理等诸多领域。
其中，氢氧化铝纳米材料具有广泛的应用前景。
本文将从氢氧化铝纳米材料的制备及应用两个方面进行探讨。
一、氢氧化铝纳米材料的制备1. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种简单有效的方法，利用这种方法可以制备出纳米级氢氧化铝材料。
该方法首先将铝盐和氢氧化物在水中混合，并通过溶胶过程生成溶胶，然后通过凝胶过程得到凝胶体，最后通过热处理来获得所需的纳米级氢氧化铝材料。
2. 水热法水热法是利用反应溶液在高温、高压条件下形成锅炉釜。
通过这种方法制备出的氢氧化铝纳米材料有着良好的物理性质和化学活性。
在此过程中，铝盐和碱性溶液在高温高压的条件下反应并形成氢氧化铝纳米晶体。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种通过将气体发射到表面并形成材料的方法。
在沉积过程中，气体中的铝源和氧源混合并反应，形成氢氧化铝纳米材料。
氢氧化铝纳米材料通过这种方法可以得到高纯度、高晶度的材料。
4. 真空沉积法真空沉积法是一种制备高纯度的纳米级氢氧化铝材料的方法。
在真空沉积过程中，使用的反应物可以通过高温和压力在空气中形成粉末。
通过这种方法制备出的氢氧化铝纳米材料粒径分布窄、晶粒尺寸小、晶面平整度高。
二、氢氧化铝纳米材料的应用探讨1. 催化剂氢氧化铝纳米材料在氧化还原反应和催化合成中具有广泛的应用。
研究表明，具有纳米尺寸的氢氧化铝材料具有高度的活性表面积，这可以增强其催化活性。
2. 材料增强剂氢氧化铝纳米材料可以在纳米级别上促进材料的性能改善，例如增强聚合物或陶瓷材料的强度和硬度。
通过添加少量的氢氧化铝纳米材料，可以大大提高材料的性能。
3. 生物医学氢氧化铝纳米材料在生物医学领域的应用具有巨大的潜力。
研究表明，氢氧化铝纳米材料可以用作药物载体、生物传感器和组织修复的支架等。
4. 环境治理氢氧化铝纳米材料广泛应用于环境治理中。
氢氧化铝纳米材料的制备与应用
氢氧化铝纳米材料的制备与应用氢氧化铝（Al(OH)3）是一种常见的无机化合物，广泛用于水处理、塑料填充剂、焰火制造等领域。
与传统的氢氧化铝相比，纳米氢氧化铝具有更高的比表面积和更好的物理化学性能，因此在药物、电子、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
一、氢氧化铝纳米材料的制备1、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是制备氢氧化铝纳米材料的常用方法之一。
该方法的核心是利用化学反应将溶解溶胶、胶体粒子和成核晶体逐渐转化为凝胶，并将凝胶热处理制成氢氧化铝纳米颗粒。
该方法制备出的氢氧化铝纳米材料具有颗粒度小、比表面积高、热稳定性好等特点。
2、水热法水热法是利用高温高压水溶液中的化学反应生成氢氧化铝纳米晶体的方法。
水热法制备氢氧化铝纳米材料的关键是控制反应条件，如温度、压力、pH值等。
该方法制备的氢氧化铝纳米晶体具有颗粒均匀、晶形良好、表面活性高等优点。
但是，该方法的制备成本相对较高，需要专门设备。
3、机械合成法机械合成法是通过机械碾磨或高能球磨等机械作用，将粗颗粒的氢氧化铝转化为纳米颗粒的方法。
该方法简单易行，成本低，适用于中小规模制备。
但是，机械作用对氢氧化铝纳米颗粒的晶格、结构和形貌等均有影响，制备出的氢氧化铝纳米材料质量不稳定。
二、氢氧化铝纳米材料的应用1、药物氢氧化铝纳米材料具有优异的生物相容性和药物承载能力，可用于构建纳米药物载体。
将药物包裹在氢氧化铝纳米颗粒中，可以提高药物的稳定性、肝素化速度和生物利用度，促进药物对病变组织的作用。
2、电子氢氧化铝纳米材料具有良好的电学性能，在电子领域具有广泛的应用。
将氢氧化铝纳米材料制成电子器件，可用于热敏红外探测器、光电传感器、场效应晶体管等电子器件的制备。
3、航空航天氢氧化铝纳米材料具有优异的耐高温性和耐腐蚀性，可用于航空航天领域。
将氢氧化铝纳米材料用于制备航空航天部件，可以提高部件的耐高温、抗氧化性能和耐腐蚀性能，提高飞行器的可靠性和安全性。
总之，氢氧化铝纳米材料的制备和应用具有广泛的应用前景。
氢氧化铝胶体的制备
氢氧化铝胶体的制备氢氧化铝胶体是一种常见的胶体材料，具有广泛的应用领域。
本文将介绍氢氧化铝胶体的制备方法以及其在不同领域的应用。
一、氢氧化铝胶体的制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的制备氢氧化铝胶体的方法。
首先，将适量的铝盐（如氯化铝）溶解在适宜溶剂中，并加入适量的碱性溶液，如氨水。
随后，控制反应条件，使其发生水解反应。
经过水解和凝胶形成后，通过干燥或煅烧处理，得到氢氧化铝胶体。
2. 气相沉积法气相沉积法是一种将气体中的原子或分子沉积到基底上形成胶体的方法。
其中，化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition, CVD）和物理气相沉积法（Physical Vapor Deposition, PVD）是常用的气相沉积技术。
通过调节反应条件和原料气体的组成，可以得到所需的氢氧化铝胶体。
3. 离子交换法离子交换法是一种利用离子交换树脂将金属离子转化为氢氧化铝胶体的方法。
首先，将金属离子与离子交换树脂进行接触，树脂上的功能基团能够与金属离子发生交换反应，将金属离子固定在树脂上。
之后，通过适当的处理，如加热或化学处理，将固定在树脂上的金属离子转化为氢氧化铝胶体。
二、氢氧化铝胶体的应用领域1. 催化剂氢氧化铝胶体在催化剂领域中具有重要的应用。
其高表面积和可调控的孔隙结构使其成为理想的催化剂载体。
通过控制氢氧化铝胶体的制备方法，可以调控其物理性质和化学性质，以满足不同催化反应的需求。
2. 涂料氢氧化铝胶体在涂料领域中被广泛应用。
由于其纳米尺寸和优异的分散性，能够增强涂料的抗腐蚀性、硬度和抗划伤性能。
此外，氢氧化铝胶体还可以调整涂料的光学性能，如透明度和反射率。
3. 生物医药氢氧化铝胶体在生物医药领域也有重要的应用。
由于其生物相容性和可调控的性质，可以作为药物输送系统、生物传感器和组织工程的材料。
例如，氢氧化铝胶体可用于制备纳米药物载体，提高药物的溶解度和稳定性。
结论通过溶胶-凝胶法、气相沉积法和离子交换法等方法可以制备氢氧化铝胶体。
溶胶_凝胶法制备纳米氢氧化铝溶胶
［Ａｒｔｉｃｌｅ］ｗｗｗ．ｗｈｘｂ．ｐｋｕ．ｅｄｕ．ｃｎ物理化学学报（ＷｕｌｉＨｕａｘｕｅＸｕｅｂａｏ）ＡｃｔａＰｈｙｓ．－Ｃｈｉｍ．Ｓｉｎ．，２００７，２３（５）：７２８－７３２ＭａｙＲｅｃｅｉｖｅｄ：Ｏｃｔｏｂｅｒ９，２００６；Ｒｅｖｉｓｅｄ：Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１３，２００６；ＰｕｂｌｉｓｈｅｄｏｎＷｅｂ：Ｍａｒｃｈ１２，２００７．＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌ：ｗｃｌｕ＠ｓｔａｆｆ．ｓｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ；Ｔｅｌ：＋８６２１－６６１３３５１３．国家自然科学基金（２０３７３０４０）和上海市纳米专项（０４５２ｎｍ０１９）资助项目!ＥｄｉｔｏｒｉａｌｏｆｆｉｃｅｏｆＡｃｔａＰｈｙｓｉｃｏ－ＣｈｉｍｉｃａＳｉｎｉｃａ溶胶－凝胶法制备纳米氢氧化铝溶胶张良苗１，２冯永利２陆文聪２，＊陈念贻２（１上海大学材料科学与工程学院，上海２０００７２；２上海大学化学系，上海２００４４４）摘要：研究了利用铝酸钠溶液碳酸化产生的沉淀，经胶溶作用制备出纳米氢氧化铝溶胶的过程．分析了铝酸钠溶液滴加到大量碳酸氢钠溶液中时发生的反应．Ｘ射线衍射研究结果表明，在纳米氢氧化铝溶胶制备过程中，从无定形氢氧化铝沉淀到拟薄水铝石的晶型转变过程是氢氧化铝沉淀胶溶时溶解再析出的过程．将碳酸氢钠加入到苛性比为１．７的铝酸钠溶液中，中和至苛性比为１．３后，溶液诱导期中的紫外光谱显示２７０ｎｍ处的Ａｌ（ＯＨ）３－６吸收增强．经与含铝原子六配位的晶体紫外光谱对比后表明，在铝酸钠分解生成氢氧化铝的过程中，其铝的配位结构从四配位转化为六配位．拟薄水铝石溶胶粒子的形貌与胶溶所用的酸和分散剂有关．关键词：纳米氧化铝；铝酸钠溶液；无定形氢氧化铝；拟薄水铝石；溶胶－凝胶法中图分类号：Ｏ６４８ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＮａｎｏ－ＡｌｕｍｉｎａＨｙｄｒｏｘｉｄｅＳｏｌＵｓｉｎｇＳｏｌ－ｇｅｌＭｅｔｈｏｄＺＨＡＮＧＬｉａｎｇ－Ｍｉａｏ１，２ＦＥＮＧＹｏｎｇ－Ｌｉ２ＬＵＷｅｎ－Ｃｏｎｇ２，＊ＣＨＥＮＮｉａｎ－Ｙｉ２（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ；２ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４４４，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｎａｎｏ－ａｌｕｍｉｎｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓｏｌｂｙｐｅｐｔｉｚｉｎｇａｌｕｍｉｎｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｐｒｏｄｕｃｅｄｖｉａｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｏｆｓｏｄｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｓｏｄｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｓｏｌｕｔｉｏｎｗａｓｄｒｏｐｗｉｓｅａｄｄｅｄｉｎｔｏａｂｕｎｄａｎｔｓｏｄｉｕｍｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．ＴｈｅＸＲＤｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅａｍｏｒｐｈｏｕｓａｌｕｍｉｎｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｉｎｔｏｐｓｅｕｄｏ－ｂｏｅｈｍｉｔｅｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓｄｉｓｓｏｌｖｅｄａｎｄｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｄｉｎｔｏｐｓｅｕｄｏ－ｂｏｅｈｍｉｔｅｃｒｙｓｔａｌｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｏｌｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｔ２７０ｎｍｉｎｔｈｅＵＶｓｐｅｃｔｒａｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆＡｌ（ＯＨ）３－６ｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｏｄｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｓｏｌｕｔｉｏｎｗｉｔｈｃａｕｓｔｉｃｒａｔｉｏｏｆ１．７ｗａｓｎｅｕｔｒａｌｉｚｅｄｔｏ１．３．ＣｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｉｘｈｙｄｒｏｘｙｌｇｒｏｕｐｓａｒｏｕｎｄＡｌａｔｏｍ，ｉｔｃｏｕｌｄｂｅｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｎｕｍｂｅｒｓｏｆＡｌａｔｏｍｗｉｔｈｈｙｄｒｏｘｙｌｇｒｏｕｐｓｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍｆｏｕｒｔｏｓｉｘｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｓｏｄｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎｔｈｅｓｏｌｗａｓａｌｓｏｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓａｎｄａｃｉｄｓｕｓｅｄ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｎａｎｏ－ａｌｕｍｉｎａ；Ｓｏｄｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｓｏｌｕｔｉｏｎ；ＡｍｏｒｐｈｏｕｓＡｌ（ＯＨ）３；Ｐｓｅｕｄｏ－ｂｏｅｈｍｉｔｅ；Ｓｏｌ－ｇｅｌｐｒｏｃｅｓｓ纳米氧化铝陶瓷和纳米氧化铝薄膜具有优越的性能和广泛的用途．目前其制备主要是以价格较高的醇盐或无机盐为原料［１－４］．近年来我们［５］试行研究以廉价的冶金氧化铝工业生产中的循环液铝酸钠溶液为原料来制取纳米氧化铝的方法，已制得纳米氧化铝薄膜（见图１）和高纯纳米氧化铝粉体（见图２）．所得纳米孔氧化铝薄膜粒子大小约１０ｎｍ，孔大小约１０ｎｍ．１２００℃高温处理所得纳米氧化铝粉体粒子大小约５０ｎｍ，纯度可达９９．９％．该制法除需用少量酸做胶溶介质外，不需耗用大量的酸和碱，是一种制取纳米氧化铝材料的廉价方法．在研制过程中，我们对若干关键步骤的反应过程作了研究．本文报道７２８Ｎｏ．５张良苗等：溶胶－凝胶法制备纳米氢氧化铝溶胶了对若干反应过程的研究结果．１实验部分１．１试剂及仪器铝片（ｗ＝９９．５％），ＮａＯＨ，ＮａＨＣＯ３，盐酸（ｗ＝３６％）均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司．采用岛津ＵＶ－２０５１ＰＣ型紫外光谱仪测量铝酸钠溶液在碳酸化过程中的紫外光谱；用日本理学Ｄ／ＭＡＮ－ＲＢ型Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）（ＣｕＫ!，"＝０．１５４１８ｎｍ）测定粉体的晶型及组成；薄膜形貌用ＪＳＭ－６７００Ｆ扫描电子显微镜进行观察．所得纳米粉体粒子用日本ＪＥＭ－１２００ＥＸＩＩ（ＪｅｏｌＣｏ．）型透射电镜观察．１．２实验方法１．２．１铝酸钠溶液的制备将铝片溶入７ｍｏｌ・Ｌ－１的ＮａＯＨ溶液中，制成苛性比!ｋ＝１．７，含Ａ１２Ｏ３２１２ｇ・Ｌ－１，Ｎａ２Ｏ２２０ｇ・Ｌ－１的浓铝酸钠溶液，置于聚乙烯瓶中长期密闭保存．用时加１倍去离子水稀释，制成!ｋ＝１．７，Ａ１２Ｏ３含量为１０６ｇ・Ｌ－１的稀铝酸钠溶液，作为碳酸化的试样．１．２．２紫外光谱的测量取苛性比为１．７，Ａ１２Ｏ３含量为１０６ｇ・Ｌ－１的新稀释的铝酸钠溶液，在电磁搅拌条件下滴加ｌ．０ｍｏｌ・Ｌ－１ＮａＨＣＯ３溶液，直到溶液的苛性比为１．３．所得溶液每隔一段时间测量一次紫外光谱，直至溶液出现沉淀并混浊为止．１．２．３无定形氢氧化铝沉淀的制备在１．０ｍｏｌ・Ｌ－１的ＮａＨＣＯ３水溶液中缓慢滴加稀释一倍的自制铝酸钠溶液，２５℃下充分搅拌进行反应．形成的沉淀用去离子水洗涤．１．２．４拟薄水铝石溶胶的制备氢氧化铝滤饼与０．１ｍｏｌ・Ｌ－１的稀盐酸混合，使ｐＨ值调至３．６．用磁力搅拌器加热搅拌并用８０℃水浴恒温，使之保持温度均一，将沉淀分散，在回流装置中回流６－１８ｈ，得到稳定透明溶胶．１．２．５无定形氢氧化铝的晶化过程考察以下三种情况下无定形氢氧化铝的晶化过程．（ａ）将无定形氢氧化铝于２５℃下用水和丙酮洗涤后在烘箱中８０℃干燥２ｈ；（ｂ）铝酸钠和碳酸氢钠溶液反应形成的沉淀经水洗、丙酮洗涤后在空气中自然晾干；（ｃ）模仿胶溶时的条件，将无定形氢氧化铝水热至８０℃维持２ｈ，滤出后用丙酮洗涤烘干．２结果与讨论２．１碳酸氢钠溶液和铝酸钠溶液反应机理预测将铝酸钠溶液滴加至碳酸氢钠溶液中时，随着铝酸钠溶液的加入，溶液中过剩的ＮａＯＨ首先与ＮａＨＣＯ３发生中和反应（如反应（１）），接着铝酸钠与ＮａＨＣＯ３反应形成无定形沉淀（如反应（２））．由于其反应迅速，所以铝酸钠一滴入就可即刻观察到有白色沉淀生成．由于是将铝酸钠溶液滴加到大量的ＮａＨＣＯ３溶液中，所以铝酸钠溶液的自发水解反应（３）受到抑制，但反应（４）、（５）、（６）仍有可能发生．反应在常温下进行，一旦有大量无定形沉淀生成，相当于为体系提供了晶种，所以反应应该向生成无定形沉淀的方向进行，丝钠铝石（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２ＣＯ２・２Ｈ２Ｏ）的量极少．得到的沉淀经过滤、洗涤，再水热晶化得到产物的ＸＲＤ谱图（如图３（ａ））与合成的丝钠铝石的谱图（如图３（ｃ））相比较，并未发现有丝钠铝石的谱线．但如果沉淀生成后不马上进行分离，与母液一起水热晶化，得到产物的ＸＲＤ谱图（如图３（ｂ））中发现有丝钠铝石的谱线．所以铝酸钠滴加到大量的ＮａＨＣＯ３溶液中首先发生的主要反应是铝酸钠中碱的中和以及铝酸钠和ＮａＨＣＯ３生成无定形沉淀的反应，即反应（１）、（２）．但由于碳酸氢钠是大量过剩的，得到的沉图１纳米氧化铝薄膜的扫描电镜图Ｆｉｇ．１Ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｏｆ!－Ａｌ２Ｏ３ｍｅｍｂｒａｎｅ图２纳米氧化铝粉的透射电镜图Ｆｉｇ．２ＴＥＭｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆ"－Ａｌ２Ｏ３ｐｏｗｄｅｒ７２９ＡｃｔａＰｈｙｓ．－Ｃｈｉｍ．Ｓｉｎ．，２００７Ｖｏｌ．２３淀如果不马上与母液分离，将有可能进一步反应生成丝钠铝石，即副反应（４）、（５）、（６）将有可能发生．从图３中可看出，沉淀生成后立即与母液分离，经洗涤再水热处理可得到纯的拟薄水铝石沉淀；若不与母液分离，而与母液一起共热，由于仍存在大量过量的碳酸氢钠，将导致副反应的发生，沉淀将部分转化为丝钠铝石．ＮａＨＣＯ３＋ＮａＯＨ＝Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ（１）ＮａＡｌ（ＯＨ）４＋ＮａＨＣＯ３＝Ａｌ（ＯＨ）３↓（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）＋Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ（２）ＮａＡｌＯ２＋２Ｈ２Ｏ＝Ａｌ（ＯＨ）３＋ＮａＯＨ（３）２ＮａＡｌ（ＯＨ）４＋４ＮａＨＣＯ３＝Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２ＣＯ２・２Ｈ２Ｏ↓＋２Ｎａ２ＣＯ３＋４Ｈ２Ｏ（４）Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ＋２ＮａＨＣＯ３"Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２ＣＯ２・２Ｈ２Ｏ↓（５）２Ｎａ２ＣＯ３＋Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ"Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２ＣＯ２・２Ｈ２Ｏ↓＋２ＮａＯＨ（６）２．２少量碳酸氢钠溶液滴加入铝酸钠溶液反应诱导期的紫外光谱当碳酸氢钠溶液滴加入苛性比为１．７的铝酸钠溶液中，中和至苛性比为１．３时，并不立即产生氢氧化铝沉淀，放置２ｈ后才有沉淀产生．这段时间称为“诱导期”．采用紫外光谱考察诱导期中溶液的变化，结果如图４所示．从图４可以看出，随着诱导时间的变化，溶液紫外光谱２４７ｎｍ处代表Ａｌ（ＯＨ）－４单体的吸收峰随时间的延长而减弱，２６０－２８０ｎｍ范围内的吸收峰却逐渐增强．显然有新化学物质生成．为了与诱导期中的溶液光谱对比，测量了生成的无定形氢氧化铝沉淀以及化合物Ｂａ２［Ａｌ２（ＯＨ）１０］的紫外吸收光谱，如图５所示．可以看出，两种物质的紫外吸收光谱都在２６０－２８０ｎｍ处有较强吸收［７］．Ｃｈｅｎ等［８－１４］曾对铝酸钠溶液作过多种光谱和波谱研究，得知紫外吸收光谱对六配位的Ａｌ（ＯＨ）３－６特别敏感．ＤＶＸ!法量子化学计算［７］和光谱实验测定［８］都表明，在２７０ｎｍ附近六配位的Ａｌ（ＯＨ）３－６离子有强吸收峰．本研究的实验又表明，具有Ａｌ（ＯＨ）３－６六配位的无定形氢氧化铝，以及Ｂａ２［Ａｌ２（ＯＨ）１０］也都在此波段有强吸收（而四配位的Ａｌ（ＯＨ）－４离子在此无明显吸收）．这表明测得的诱导期溶液在２６０－２８０ｎｍ附近的吸收可能也和六配位的结构有关．除苛性比极高的铝酸钠溶液外，一般铝酸钠溶液阴离子都以四配位的Ａｌ（ＯＨ）－４为主，而铝酸钠溶液分解产生的氢氧化铝中铝原子为六配位．故在铝图３沉淀物的Ｘ射线衍射图谱Ｆｉｇ．３ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ●：ｔｙｐｉｃａｌＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐｅａｋｓｏｆｐｓｅｕｄｏ－ｂｏｅｈｍｉｔｅ，$：ｔｙｐｉｃａｌＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐｅａｋｓｏｆｄａｗｓｏｎｉｔｅ；ａ）ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｌｙｔｒｅａｔｅｄａｆｔｅｒｓｅｐａｒａｔｉｎｇｗｉｔｈｍｏｔｈｅｒｌｉｑｕｏｒ，ｂ）ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｌｙｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｍｏｔｈｅｒｌｉｑｕｏｒ，ｃ）ｐｕｒｅｄａｗｓｏｎｉｔｅ图４铝酸钠溶液与碳酸氢钠混合后“诱导期”中紫外吸收光谱的变化Ｆｉｇ．４ＵＶｓｐｅｃｔｒａｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｓｏｄｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅａｎｄｓｏｄｉｕｍｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｓｉｎｉｎｄｕｃｉｎｇｐｅｒｉｏｄｔ／ｍｉｎ：ａ）２０；ｂ）４５；ｃ）６５；ｄ）１０５图５无定形氢氧化铝（ａ）和Ｂａ２［Ａｌ２（ＯＨ）１０］（ｂ）的紫外吸收光谱Ｆｉｇ．５ＵＶｓｐｅｃｔｒａｏｆ（ａ）ａｍｏｒｐｈｏｕｓＡｌ（ＯＨ）３ａｎｄ（ｂ）Ｂａ２［Ａｌ２（ＯＨ）１０］７３０Ｎｏ．５张良苗等：溶胶－凝胶法制备纳米氢氧化铝溶胶酸钠分解生成氢氧化铝的过程中，铝需由四配位转化为六配位．为解释这一过程，引用巴祖兴（пазухин）的假说［１５］，即认为有以下一类反应发生，产生多种六配位的铝酸根离子：Ａｌ（ＯＨ）－４＋２ＯＨ－!Ａｌ（ＯＨ）３－６（７）２Ａｌ（ＯＨ）－４!［（ＨＯ）３Ａｌ—Ｏ—Ａｌ（ＯＨ）３］２－＋Ｈ２Ｏ（８）２．３无定形氢氧化铝在弱酸性溶液中胶溶和形成凝胶过程中的相变制得的无定形氢氧化铝需在弱酸性溶液中胶溶制成溶胶，然后可形成凝胶制膜，或由其制成纳米粉体．图６为胶溶前无定形氢氧化铝和胶溶并胶凝后试样的ＸＲＤ谱图．可以看出，二者结构有显著变化，胶溶前为无定形固体，而胶溶并胶凝后为结晶较完整的拟薄水铝石．那么，这一晶化过程是在胶溶时还是在凝胶形成时发生的？为此，我们考察了无定形氢氧化铝在下列三种情况下的晶化过程：（ａ）无定形氢氧化铝在常温用水和丙酮洗涤后在烘箱中８０℃干燥２ｈ后作Ｘ射线衍射分析，证明未显著晶化，仍为无定形固体，谱线如图７ａ所示．（ｂ）铝酸钠和碳酸氢钠溶液反应形成的沉淀分别经水和丙酮洗涤后在空气中自然晾干，产物作ＸＲＤ分析，谱线如图７ｂ所示，晶型为无定形．（ｃ）模仿胶溶时的条件，将无定形氢氧化铝水热至８０℃维持２ｈ，滤出后用丙酮洗涤烘干，ＸＲＤ分析表明其已形成结晶态的拟薄水铝石，谱线如图７ｃ所示．由此可见，有水分子存在时，在胶溶过程所处的温度下无定形氢氧化铝就能晶化．所以可以合理地推测，无定形氢氧化铝很可能就是在胶溶过程中晶化的．而且，在此温度若无水溶液存在则无定形氢氧化铝并不易晶化．这也表明晶化过程实际上是氢氧化铝沉淀胶溶时溶解－再析出［１６］的过程．２．４不同胶溶介质以及分散剂的影响溶胶－凝胶法是制备氧化铝纳米材料的重要方法．高分散氢氧化铝溶胶的制备是溶胶－凝胶法制备氧化铝纳米材料的关键．氢氧化铝溶胶的分散度直接影响!－Ａｌ２Ｏ３粉体的粒度及其分布以及"－Ａｌ２Ｏ３薄膜的孔径大小和分布．作为纳米材料前驱体的胶体质点，其大小必须在１－１００ｎｍ之间，且要求分布均匀．实验过程中，用透射电镜研究了不同的酸作胶溶介质最终所得粒子的形貌．结果示于图８．从图中可以看出，用不同的酸胶溶时未加聚乙烯醇分散剂所得的拟薄水铝石溶胶粒子近似为球形，直径均在２００ｎｍ左右．而添加聚乙烯醇作分散剂的拟薄水铝石溶胶粒子呈纤维状，长度在３００ｎｍ左右．形成纤维的机理可能是由于拟薄水铝石溶胶粒子经过溶解－再析出过程沉淀出了大小均一的勃姆石粒子（拟薄水铝石粒子的结晶相）．制备过程加入了聚乙烯醇并在８０℃下长时间反应，在酸性环境下，勃姆石粒子表面带有正电荷能够和聚乙烯醇高分子链结合，定向生长而成勃姆石的多晶纤维链［１７］．这对于利用溶胶－凝胶法合成纳米氧化铝球或纤维材料具有重要的应用价值．但对于其形成机制还需作进一步研究．３结论利用铝酸钠溶液滴加到碳酸氢钠溶液中产生的图６胶溶前无定形氢氧化铝（ａ）和胶溶制成凝胶后（ｂ）试样的Ｘ射线衍射谱Ｆｉｇ．６ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓＡｌ（ＯＨ）３（ａ）ａｎｄｇｅｌｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｐｅｐｔｉｚｉｎｇａｎｄｇｅｌｌｉｎｇ（ｂ）图７无定形氢氧化铝在不同条件下处理所得产物的Ｘ射线衍射图谱Ｆｉｇ．７ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓＡｌ（ＯＨ）３ｔｒｅａｔｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓａ）ａｍｏｒｐｈｏｕｓａｌｕｍｉｎｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅｗａｓｈｅｄｗｉｔｈｗａｔｅｒａｎｄａｃｅｔｏｎｅａｎｄｄｒｉｅｄａｔ８０℃ｆｏｒ２ｈ；ｂ）ａｍｏｒｐｈｏｕｓａｌｕｍｉｎｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅｗａｓｈｅｄｗｉｔｈｗａｔｅｒａｎｄｄｒｉｅｄａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｃ）ａｍｏｒｐｈｏｕｓａｌｕｍｉｎｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅｔｒｅａｔｅｄｂｙｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｍｅｔｈｏｄａｔ８０℃ｆｏｒ２ｈ７３１ＡｃｔａＰｈｙｓ．－Ｃｈｉｍ．Ｓｉｎ．，２００７Ｖｏｌ．２３无定形氢氧化铝沉淀，经胶溶作用制得的稳定透明拟薄水铝石溶胶可用来进一步制备纳米氧化铝粉体和纳米薄膜．通过对溶胶制备过程中各反应的研究，可以得出以下结论：（１）铝酸钠溶液与碳酸氢钠溶液混合后，产生无定形氢氧化铝沉淀；（２）与丝钠铝石相比，在上述反应条件下无定形氢氧化铝不是平衡固相而是亚稳相；（３）实验表明，无定形氢氧化铝在胶溶和凝胶形成过程中晶化，形成拟薄水铝石；（４）在碳酸氢钠未大量过剩条件下，氢氧化铝沉淀前有一个反应诱导期．在此期间溶液的紫外吸收光谱已有显著变化．在２６０－２８０ｎｍ范围紫外吸收增强；与含六配位铝原子的晶体的紫外光谱对比，讨论了铝酸钠溶液分解的机理．认为在铝酸钠碳酸化分解的过程中，四配位的铝转化为了六配位的结构；（５）应用不同的酸作胶溶剂，加与不加聚乙烯醇分散剂，所得拟薄水铝石溶胶粒子的形貌不同．用稀酸胶溶不加聚乙烯醇，所得拟薄水铝石溶胶近似为球形．在有聚乙烯醇作分散剂的条件下，所得拟薄水铝石溶胶粒子为纤维状．Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ１Ｗａｎｇ，Ｊ．；Ｑｉｕ，Ｚ．Ｘ．；Ｘｉｅ，Ｐ．Ｎｏｎｆｅｒ．Ｍｅｔ．，１９９９，５１：７６［王晶，邱竹贤，谢朋．有色金属，１９９９，５１：７６］２Ｔａｎｇ，Ｆ．Ｑ．；Ｇｕｏ，Ｇ．Ｓ．；Ｈｏｕ，Ｌ．Ｐ．Ｐｈｏｔｏｇｒａ．Ｓｃｉ．＆Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．，２００１，１９：１９８［唐芳琼，郭广生，侯莉萍．感光科学与光化学，２００１，１９：１９８］３Ｘｉａ，Ｃ．Ｒ．；Ｗｕ，Ｆ．；Ｍｅｎｇ，Ｚ．Ｊ．；Ｌｉ，Ｆ．Ｑ．；Ｐｅｎｇ，Ｄ．Ｋ．；Ｍｅｎｇ，Ｇ．Ｙ．Ｊ．Ｍｅｍ．Ｓｃｉ．，１９９６，１１６：９４Ｔｉｍ，Ｖ．Ｇ．；Ｃａｒｌｏ，Ｖ．；Ａｎｉｔａ，Ｂ．；Ｃｈｒｉｓ，Ｄ．；Ｊａｎ，Ｌ．；Ｒｏｇｅｒ，Ｌ．；Ｂａｒｔ，Ｖ．Ｂ．；Ｇｕｉｄｏ，Ｍ．Ｊ．Ｍｅｍ．Ｓｃｉ．，２００２，２０７：７３５Ｚｈａｎｇ，Ｌ．Ｍ．；Ｃｈｅｎ，Ｎ．Ｙ．；Ｌｕ，Ｗ．Ｃ．Ｓｙｎｔｈｓｉｓｍｅｔｈｏｄｆｏｒｎａｎｏ－ａｌｕｍｉｎａｓｏｌ．ＣＮＰａｔｅｎｔ，ＺＬ０３１２９０８４．１．２００３［张良苗，陈念贻，陆文聪．纳米氧化铝材料的溶胶制造方法．中国专利ＺＬ０３１２９０８４．１．２００３］６Ｃａｒｌｓｏｎ，Ｅ．Ｔ．；Ｃｈａｃｅｎａｓ，Ｔ．Ｊ．；Ｗｅｌｌｓ，Ｌ．Ｓ．Ｊ．Ｒｅｓ．Ｎａｔ．Ｂｕｒ．Ｓｔａｎｄ．，１９５０，４５：３８１７Ｌｉｕ，Ｈ．Ｌ．；Ｃａｏ，Ｙ．Ｌ．；Ｃｈｅｎ，Ｎ．Ｙ．Ｃｈｉｎ．Ｊ．Ｎｏｎｆｅｒ．Ｍｅｔ．，１９９２，２：３０［刘洪霖，曹益林，陈念贻．中国有色金属学报，１９９２，２：３０］８Ｌｉｕ，Ｈ．Ｌ．；Ｃａｏ，Ｙ．Ｌ．；Ｃｈｅｎ，Ｎ．Ｙ．ＡｃｔａＰｈｙｓ．－Ｃｈｉｍ．Ｓｉｎ．，１９９２，８：４４１［刘洪霖，曹益林，陈念贻．物理化学学报，１９９２，８：４４１］９Ｃｈｅｎ，Ｎ．Ｙ．；Ｌｉｕ，Ｍ．Ｘ．Ｃｈｉｍ．Ｊ．Ｍｅｔ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，１９９２，８：１３５１０Ｃｈｅｎ，Ｎ．Ｙ．；Ｌｉｕ，Ｍ．Ｘ．Ｃｈｉｍ．Ｊ．Ｍｅｔ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，１９９２，８：３７６１１Ｃｈｅｎ，Ｎ．Ｙ．；Ｌｉｕ，Ｍ．Ｘ．；Ｚｈｏｕ，Ｐ．Ｆ．Ｔｈｅｎａｔｕｒｅｏｆｓｏｄｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｏｍｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｉｎａｌｕｍｉｎａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｉｎ：Ｃｈｅｎ，Ｊ．Ｙ．ＩＣＨＭ′９２Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｃｈｉｎａ，１９９２，Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌａｃａｄｅｍｉｃｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９９２，１：７８－８１１２Ｌｉｕ，Ｍ．Ｘ．；Ｃａｏ，Ｙ．Ｌ．；Ｃｈｅｎ，Ｎ．Ｙ．ＡｃｔａＭｅｔａｌｌｕ．Ｓｉｎ．，１９９２，５Ｂ（３）：２２４１３Ｌｉｕ，Ｍ．Ｘ．；Ｚｈｏｕ，Ｐ．Ｆ．；Ｃｈｅｎ，Ｎ．Ｙ．ＡｃｔａＭｅｔａｌｌｕ．Ｓｉｎ．，１９９０，３Ｂ（６）：４３１１４Ｃｈｅｎ，Ｎ．Ｙ．；Ｌｉｕ，Ｍ．Ｘ．ＳｃｉｅｎｃｅｉｎＣｈｉｎａＢ，１９９３，３６（１）：３２１５Ｃｈｅｎ，Ｎ．Ｙ．Ｐｈｙｓｉｃａｌｃｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆａｌｕｍｉｎａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｓｈａｎｇｈａｉ：ＳｈａｎｇｈａｉＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ＆ＴｅｃｈｎｉｃａｌＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９６２：２６－２７［陈念贻．氧化铝生产的物理化学．上海：上海科技出版社，１９６２：２６－２７］１６Ｍｕｓｉｃ′，Ｓ．；Ｄｒａｇｃ#ｅｖｉｃ′，－Ｄ．；Ｐｏｐｏｖｉｃ′，Ｓ．；Ｖｄｏｖｉｃ′，Ｎ．Ｍａｔ．Ｃｈｅｍ．＆Ｐｈｙｓ．，１９９０，５９：１２１７Ｚｈｕ，Ｈ．Ｙ．；Ｇａｏ，Ｘ．Ｐ．；Ｓｏｎｇ，Ｄ．Ｙ．；Ｂａｉ，Ｙ．Ｑ．；Ｒｉｎｇｅｒ，Ｓ．Ｐ．；Ｇａｏ，Ｚ．；Ｘｉ，Ｙ．Ｘ．；Ｍａｒｔｅｎｓ，Ｗ．；Ｒｉｃｈｅｓ，Ｊ．Ｄ．；Ｆｒｏｓｔ，Ｒ．Ｌ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，２００４，１０８：４２４５图８不同溶胶的溶胶粒子形貌Ｆｉｇ．８Ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｌｓｓｏｌｓｐｅｐｔｉｚｅｄｂｙｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃａｃｉｄ（ａ），ｎｉｔｒｉｃａｃｉｄ（ｂ），ａｎｄａｃｅｔｉｃａｃｉｄ（ｃ）ｗｉｔｈＰＥＧｓｕｒｆａｃｔａｎｔ；ｓｏｌｓｐｅｐｔｉｚｅｄｂｙｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃａｃｉｄ（ｄ），ｎｉｔｒｉｃａｃｉｄ（ｅ），ａｎｄａｃｅｔｉｃａｃｉｄ（ｆ）ｗｉｔｈｏｕｔＰＥＧｓｕｒｆａｃｔａｎｔ７３２。
2019年溶胶凝胶法制备氢氧化铝.doc
摘要溶胶凝胶法是备制氢氧化铝的粉体的方法之一，是利用不同的前驱物（铝的无机化合物、铝的有机化合物）在一定PH值、水浴温度、搅拌速度的控制下水解制成氢氧化铝胶体，然后再在一定条件下转化为凝胶，经过干燥，研磨制得具有一定粒径、比表面积和晶型的超细氢氧化铝粉体。
关键词溶胶凝胶法氢氧化铝粉体AbstractPrepared by sol-gel method is made of aluminum hydroxide, one of the ways is powdery using different precursors (aluminum inorganic compounds, aluminum of organic compounds) in certain PH value, stretching temperature, stirring speed under the control of the hydrolysis colloidal, then made aluminum hydroxide in certain conditions into gel, after drying, grinding system has a certain size, specific surface area and the type of super-fine powder.Key word： sol-gel Aluminum hydroxide powder前沿超细氢氧化铝具有阻燃、消烟、填充多种功能，是一种重要的无机环保型阻燃材料。
它相比较与有机阻燃材料燃烧时产生大量的烟雾、腐蚀性气体和有毒气体等缺点，无机阻燃剂具有热稳定较好、不产生腐蚀性气体、不挥发、效果持久、没有毒性、价格低廉以及对环境危害小的优点。
氢氧化铝在常温下化学性质和物理性质比较稳定，燃烧时又不会产生二次污染，分散性和白度高。
氢氧化铝凝胶剂的制备
氢氧化铝凝胶剂的制备一、引言氢氧化铝凝胶剂是一种重要的无机凝胶材料，具有广泛的应用领域。
其制备方法多种多样，本文将介绍一种基于溶胶-凝胶法制备氢氧化铝凝胶剂的方法。
二、制备方法1. 溶液的制备将适量的氢氧化铝粉末加入蒸馏水中，并进行搅拌，使其均匀分散。
然后，将溶液在适当的温度下加热，直至完全溶解。
溶液的浓度可以根据需要进行调整。
2. 溶胶形成将溶液继续加热并保持一定的温度，使溶液中的氢氧化铝粒子逐渐形成凝胶结构。
在这个过程中，搅拌是必要的，以确保溶液中的颗粒均匀分布。
此外，可以加入一些界面活性剂来调节凝胶的形成速度和结构。
3. 凝胶的成型当溶液中的凝胶结构足够稳定时，可以将其倒入模具中进行成型。
模具的形状和尺寸可以根据需要进行调整。
在成型过程中，可以使用振动或压力来使凝胶更加致密。
4. 凝胶的固化将成型后的凝胶放置在适当的温度下进行固化。
固化的温度和时间可以根据具体情况进行调整。
固化过程中，可以使用热处理或化学固化剂来促进凝胶的固化速度和强度。
5. 凝胶的干燥经过固化后的凝胶需要进行干燥，以去除其中的水分。
常用的干燥方法有自然干燥、真空干燥和热风干燥等。
干燥的温度和时间需要根据凝胶的厚度和含水量进行调整。
三、应用领域氢氧化铝凝胶剂具有良好的吸附性能和高比表面积，因此在许多领域有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 催化剂载体：氢氧化铝凝胶剂可以作为催化剂的载体，通过调整凝胶的孔隙结构和比表面积，提高催化剂的活性和选择性。
2. 吸附剂：由于其良好的吸附性能，氢氧化铝凝胶剂在气体和液体的吸附分离、废水处理等方面有着广泛的应用。
3. 生物医药：氢氧化铝凝胶剂可以作为药物缓释系统的载体，用于控制药物的释放速率，提高药物的生物利用度。
4. 光学材料：氢氧化铝凝胶剂可以用于光学涂层、光纤和激光器等领域，具有优异的光学性能和热稳定性。
四、结论通过溶胶-凝胶法制备氢氧化铝凝胶剂是一种简单有效的方法。
该方法可以调控凝胶的结构和性能，以满足不同领域的需求。
纳米氧化铝溶胶
纳米氧化铝溶胶
近年来，纳米氧化铝溶胶在材料科学、生物医学、光电技术等领域广泛应用。
纳米氧化铝溶胶是指亚微米尺寸的氧化铝颗粒在水或有机溶剂中形成的稳定化分散体系。
其特点为高比表面积、高活性、高度透明及加工性好等。
纳米氧化铝溶胶的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、氧化还原法、水解法等。
其中，以水解法制备纳米氧化铝溶胶的方法最为常见。
其制备原理为在有机溶剂或水介质中，将铝化合物（如氯化铝、硝酸铝等）与稀释剂（如乙醇等）和除杂剂（如氧化物等）混合，并通过水解反应或沉淀法形成氧化铝颗粒分散体系。
纳米氧化铝溶胶的应用不断拓展，主要应用于以下领域：
1.材料科学：纳米氧化铝溶胶可应用于表面涂层、催化材料、透明电介质、抗紫外光材料等。
此外，纳米氧化铝溶胶还可在制备纳米复合材料、纳米传感器等方面发挥作用。
2.生物医学：纳米氧化铝溶胶可用于制备纳米药物载体、纳米探针和生
物成像材料等。
其高比表面积和小颗粒直径有利于进一步提高药物的生物利用度和吸附能力。
3.光电技术：纳米氧化铝溶胶可用于制备氧化铝薄膜、光子晶体、太阳能电池等。
其高透明度和加工性可以制备高质量的光学材料。
总结来看，纳米氧化铝溶胶在各领域有着广泛应用。
未来还有很大的发展前景，尤其在大数据、人工智能等新兴技术的发展推动下，纳米氧化铝溶胶的应用范围将进一步扩展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.鄄Chim.Sin .,2007,23(5)：728-732MayReceived:October 9,2006;Revised:November 13,2006;Published on Web:March 12,2007.∗Corresponding author.Email:wclu@;Tel:+8621⁃66133513.国家自然科学基金(20373040)和上海市纳米专项(0452nm019)资助项目ⒸEditorial office of Acta Physico ⁃Chimica Sinica溶胶⁃凝胶法制备纳米氢氧化铝溶胶张良苗1,2冯永利2陆文聪2,∗2(1上海大学材料科学与工程学院,上海200072;2上海大学化学系,上海200444)摘要：研究了利用铝酸钠溶液碳酸化产生的沉淀,经胶溶作用制备出纳米氢氧化铝溶胶的过程.分析了铝酸钠溶液滴加到大量碳酸氢钠溶液中时发生的反应.X 射线衍射研究结果表明,在纳米氢氧化铝溶胶制备过程中,从无定形氢氧化铝沉淀到拟薄水铝石的晶型转变过程是氢氧化铝沉淀胶溶时溶解再析出的过程.将碳酸氢钠加入到苛性比为1.7的铝酸钠溶液中,中和至苛性比为1.3后,溶液诱导期中的紫外光谱显示270nm 处的Al(OH)3-6吸收增强.经与含铝原子六配位的晶体紫外光谱对比后表明,在铝酸钠分解生成氢氧化铝的过程中,其铝的配位结构从四配位转化为六配位.拟薄水铝石溶胶粒子的形貌与胶溶所用的酸和分散剂有关.关键词：纳米氧化铝;铝酸钠溶液;无定形氢氧化铝;拟薄水铝石;溶胶⁃凝胶法中图分类号：O648Synthesis of Nano ⁃Alumina Hydroxide Sol Using Sol ⁃gel MethodZHANG Liang ⁃Miao 1,2FENG Yong ⁃Li 2LU Wen ⁃Cong 2,∗(1School of Material Science and Engineering,Shanghai University,Shanghai 2Department of Chemistry,Shanghai University,Shanghai 200444,P.R.China )Abstract ：The preparation process of nano ⁃aluminum hydroxide sol by peptizing aluminum hydroxide precipitate produced via carbonation of sodium aluminate was investigated.The reaction,in which the sodium aluminate solution was dropwise added into abundant sodium bicarbonate solution,was analyzed.The XRD results indicated that the amorphous aluminum hydroxide precipitates transformed into pseudo ⁃boehmite because the precipitates dissolved and recrystallized into pseudo ⁃boehmite crystals during the sol preparation.Furthermore,the increase of absorption at 270nm in the UV spectra indicated the presence of Al(OH)3-6ion during the sodium aluminate solution with caustic ratio of1.7was neutralized to paring with the absorption spectrum of the structure of six hydroxyl groups around Al atom,it could be concluded that the coordination numbers of Al atom with hydroxyl groups changed from four to six during the decomposition of sodium aluminate solution.Besides,the morphology of particles in the sol was also influenced by surfactants and acids used.Key Words ：Nano ⁃alumina;Sodium aluminate solution;Amorphous Al(OH)3;Pseudo ⁃boehmite;Sol ⁃gelprocess纳米氧化铝陶瓷和纳米氧化铝薄膜具有优越的性能和广泛的用途.目前其制备主要是以价格较高的醇盐或无机盐为原料[1-4].近年来我们[5]试行研究以廉价的冶金氧化铝工业生产中的循环液铝酸钠溶液为原料来制取纳米氧化铝的方法,已制得纳米氧化铝薄膜(见图1)和高纯纳米氧化铝粉体(见图2).所得纳米孔氧化铝薄膜粒子大小约10nm,孔大小约10nm.1200℃高温处理所得纳米氧化铝粉体粒子大小约50nm,纯度可达99.9%.该制法除需用少量酸做胶溶介质外,不需耗用大量的酸和碱,是一种制取纳米氧化铝材料的廉价方法.在研制过程中,我们对若干关键步骤的反应过程作了研究.本文报道728No.5张良苗等：溶胶⁃凝胶法制备纳米氢氧化铝溶胶了对若干反应过程的研究结果.1实验部分1.1试剂及仪器铝片(w =99.5%),NaOH,NaHCO 3,盐酸(w =36%)均为分析纯,购于国药集团化学试剂有限公司.采用岛津UV ⁃2051PC 型紫外光谱仪测量铝酸钠溶液在碳酸化过程中的紫外光谱;用日本理学D/MAN ⁃RB 型X 射线衍射仪(XRD)(Cu K α,λ=0.15418nm)测定粉体的晶型及组成;薄膜形貌用JSM ⁃6700F 扫描电子显微镜进行观察.所得纳米粉体粒子用日本JEM ⁃1200EXII(Jeol Co.)型透射电镜观察.1.2实验方法1.2.1铝酸钠溶液的制备将铝片溶入7mol ·L -1的NaOH 溶液中,制成苛性比αk =1.7,含A12O 3212g ·L -1,Na 2O 220g ·L -1的浓铝酸钠溶液,置于聚乙烯瓶中长期密闭保存.用时加1倍去离子水稀释,制成αk =1.7,A12O 3含量为106g ·L -1的稀铝酸钠溶液,作为碳酸化的试样.1.2.2紫外光谱的测量取苛性比为1.7,A12O 3含量为106g ·L -1的新稀释的铝酸钠溶液,在电磁搅拌条件下滴加l.0mol ·L -1NaHCO 3溶液,直到溶液的苛性比为1.3.所得溶液每隔一段时间测量一次紫外光谱,直至溶液出现沉淀并混浊为止.1.2.3无定形氢氧化铝沉淀的制备在1.0mol ·L -1的NaHCO 3水溶液中缓慢滴加稀释一倍的自制铝酸钠溶液,25℃下充分搅拌进行反应.形成的沉淀用去离子水洗涤.1.2.4拟薄水铝石溶胶的制备氢氧化铝滤饼与0.1mol ·L -1的稀盐酸混合,使pH 值调至3.6.用磁力搅拌器加热搅拌并用80℃水浴恒温,使之保持温度均一,将沉淀分散,在回流装置中回流6-18h,得到稳定透明溶胶.1.2.5无定形氢氧化铝的晶化过程考察以下三种情况下无定形氢氧化铝的晶化过程.(a)将无定形氢氧化铝于25℃下用水和丙酮洗涤后在烘箱中80℃干燥2h;(b)铝酸钠和碳酸氢钠溶液反应形成的沉淀经水洗、丙酮洗涤后在空气中自然晾干;(c)模仿胶溶时的条件,将无定形氢氧化铝水热至80℃维持2h,滤出后用丙酮洗涤烘干.2结果与讨论2.1碳酸氢钠溶液和铝酸钠溶液反应机理预测将铝酸钠溶液滴加至碳酸氢钠溶液中时,随着铝酸钠溶液的加入,溶液中过剩的NaOH 首先与NaHCO 3发生中和反应(如反应(1)),接着铝酸钠与NaHCO 3反应形成无定形沉淀(如反应(2)).由于其反应迅速,所以铝酸钠一滴入就可即刻观察到有白色沉淀生成.由于是将铝酸钠溶液滴加到大量的NaHCO 3溶液中,所以铝酸钠溶液的自发水解反应(3)受到抑制,但反应(4)、(5)、(6)仍有可能发生.反应在常温下进行,一旦有大量无定形沉淀生成,相当于为体系提供了晶种,所以反应应该向生成无定形沉淀的方向进行,丝钠铝石(Na 2O ·Al 2O 3·2CO 2·2H 2O)的量极少.得到的沉淀经过滤、洗涤,再水热晶化得到产物的XRD 谱图(如图3(a))与合成的丝钠铝石的谱图(如图3(c))相比较,并未发现有丝钠铝石的谱线.但如果沉淀生成后不马上进行分离,与母液一起水热晶化,得到产物的XRD 谱图(如图3(b))中发现有丝钠铝石的谱线.所以铝酸钠滴加到大量的NaHCO 3溶液中首先发生的主要反应是铝酸钠中碱的中和以及铝酸钠和NaHCO 3生成无定形沉淀的反应,即反应(1)、(2).但由于碳酸氢钠是大量过剩的,得到的沉图1纳米氧化铝薄膜的扫描电镜图Fig.1Scanning electron micrograph ofγ⁃Al 2O 3membrane图2纳米氧化铝粉的透射电镜图Fig.2TEM morphology of α⁃Al 2O 3powder729Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007Vol.23淀如果不马上与母液分离,将有可能进一步反应生成丝钠铝石,即副反应(4)、(5)、(6)将有可能发生.从图3中可看出,沉淀生成后立即与母液分离,经洗涤再水热处理可得到纯的拟薄水铝石沉淀;若不与母液分离,而与母液一起共热,由于仍存在大量过量的碳酸氢钠,将导致副反应的发生,沉淀将部分转化为丝钠铝石.NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O(1)NaAl(OH)4+NaHCO3=Al(OH)3↓(amorphous)+Na2CO3+H2O(2) NaAlO2+2H2O=Al(OH)3+NaOH(3)2NaAl(OH)4+4NaHCO3=Na2O·Al2O3·2CO2·2H2O↓+2Na2CO3+4H2O(4) Al2O3·n H2O+2NaHCO3➝Na2O·Al2O3·2CO2·2H2O↓(5) 2Na2CO3+Al2O3·n H2O➝Na2O·Al2O3·2CO2·2H2O↓+2NaOH(6) 2.2少量碳酸氢钠溶液滴加入铝酸钠溶液反应诱导期的紫外光谱当碳酸氢钠溶液滴加入苛性比为1.7的铝酸钠溶液中,中和至苛性比为1.3时,并不立即产生氢氧化铝沉淀,放置2h后才有沉淀产生.这段时间称为“诱导期”.采用紫外光谱考察诱导期中溶液的变化,结果如图4所示.从图4可以看出,随着诱导时间的变化,溶液紫外光谱247nm处代表Al(OH)-4单体的吸收峰随时间的延长而减弱,260-280nm范围内的吸收峰却逐渐增强.显然有新化学物质生成.为了与诱导期中的溶液光谱对比,测量了生成的无定形氢氧化铝沉淀以及化合物Ba2[Al2(OH)10]的紫外吸收光谱,如图5所示.可以看出,两种物质的紫外吸收光谱都在260-280nm处有较强吸收[7].Chen等[8-14]曾对铝酸钠溶液作过多种光谱和波谱研究,得知紫外吸收光谱对六配位的Al(OH)3-6特别敏感.DVX琢法量子化学计算[7]和光谱实验测定[8]都表明,在270nm附近六配位的Al(OH)3-6离子有强吸收峰.本研究的实验又表明,具有Al(OH)3-6六配位的无定形氢氧化铝,以及Ba2[Al2(OH)10]也都在此波段有强吸收(而四配位的Al(OH)-4离子在此无明显吸收).这表明测得的诱导期溶液在260-280nm附近的吸收可能也和六配位的结构有关.除苛性比极高的铝酸钠溶液外,一般铝酸钠溶液阴离子都以四配位的Al(OH)-4为主,而铝酸钠溶液分解产生的氢氧化铝中铝原子为六配位.故在铝图3沉淀物的X射线衍射图谱Fig.3XRD patterns of precipitates ●:typical X⁃ray diffraction peaks of pseudo⁃boehmite,▼:typical X⁃ray diffraction peaks of dawsonite;a)precipitates hydrothermally treated after separating with mother liquor,b)precipitates hydrothermally treated with mother liquor,c)puredawsonite图4铝酸钠溶液与碳酸氢钠混合后“诱导期”中紫外吸收光谱的变化Fig.4UV spectra of the reaction solution of sodium aluminate and sodium bicarbonate at different times in inducing periodt/min:a)20;b)45;c)65;d)105图5无定形氢氧化铝(a)和Ba2[Al2(OH)10](b)的紫外吸收光谱Fig.5UV spectra of(a)amorphous Al(OH)3and(b)Ba2[Al2(OH)10]730No.5张良苗等：溶胶⁃凝胶法制备纳米氢氧化铝溶胶酸钠分解生成氢氧化铝的过程中,铝需由四配位转化为六配位.为解释这一过程,引用巴祖兴(пазухин)的假说[15],即认为有以下一类反应发生,产生多种六配位的铝酸根离子:Al(OH)-4+2OH -⇌Al(OH)3-6(7)2Al(OH)-4⇌[(HO)3Al —O —Al(OH)3]2-+H 2O (8)2.3无定形氢氧化铝在弱酸性溶液中胶溶和形成凝胶过程中的相变制得的无定形氢氧化铝需在弱酸性溶液中胶溶制成溶胶,然后可形成凝胶制膜,或由其制成纳米粉体.图6为胶溶前无定形氢氧化铝和胶溶并胶凝后试样的XRD 谱图.可以看出,二者结构有显著变化,胶溶前为无定形固体,而胶溶并胶凝后为结晶较完整的拟薄水铝石.那么,这一晶化过程是在胶溶时还是在凝胶形成时发生的?为此,我们考察了无定形氢氧化铝在下列三种情况下的晶化过程:(a)无定形氢氧化铝在常温用水和丙酮洗涤后在烘箱中80℃干燥2h 后作X 射线衍射分析,证明未显著晶化,仍为无定形固体,谱线如图7a 所示.(b)铝酸钠和碳酸氢钠溶液反应形成的沉淀分别经水和丙酮洗涤后在空气中自然晾干,产物作XRD 分析,谱线如图7b 所示,晶型为无定形.(c)模仿胶溶时的条件,将无定形氢氧化铝水热至80℃维持2h,滤出后用丙酮洗涤烘干,XRD 分析表明其已形成结晶态的拟薄水铝石,谱线如图7c 所示.由此可见,有水分子存在时,在胶溶过程所处的温度下无定形氢氧化铝就能晶化.所以可以合理地推测,无定形氢氧化铝很可能就是在胶溶过程中晶化的.而且,在此温度若无水溶液存在则无定形氢氧化铝并不易晶化.这也表明晶化过程实际上是氢氧化铝沉淀胶溶时溶解⁃再析出[16]的过程.2.4不同胶溶介质以及分散剂的影响溶胶⁃凝胶法是制备氧化铝纳米材料的重要方法.高分散氢氧化铝溶胶的制备是溶胶⁃凝胶法制备氧化铝纳米材料的关键.氢氧化铝溶胶的分散度直接影响α⁃Al 2O 3粉体的粒度及其分布以及γ⁃Al 2O 3薄膜的孔径大小和分布.作为纳米材料前驱体的胶体质点,其大小必须在1-100nm 之间,且要求分布均匀.实验过程中,用透射电镜研究了不同的酸作胶溶介质最终所得粒子的形貌.结果示于图8.从图中可以看出,用不同的酸胶溶时未加聚乙烯醇分散剂所得的拟薄水铝石溶胶粒子近似为球形,直径均在200nm 左右.而添加聚乙烯醇作分散剂的拟薄水铝石溶胶粒子呈纤维状,长度在300nm 左右.形成纤维的机理可能是由于拟薄水铝石溶胶粒子经过溶解⁃再析出过程沉淀出了大小均一的勃姆石粒子(拟薄水铝石粒子的结晶相).制备过程加入了聚乙烯醇并在80℃下长时间反应,在酸性环境下,勃姆石粒子表面带有正电荷能够和聚乙烯醇高分子链结合,定向生长而成勃姆石的多晶纤维链[17].这对于利用溶胶⁃凝胶法合成纳米氧化铝球或纤维材料具有重要的应用价值.但对于其形成机制还需作进一步研究.3结论利用铝酸钠溶液滴加到碳酸氢钠溶液中产生的图6胶溶前无定形氢氧化铝(a)和胶溶制成凝胶后(b)试样的X 射线衍射谱Fig.6XRD patterns of amorphous Al(OH)3(a)andgels obtained by peptizing and gelling(b)图7无定形氢氧化铝在不同条件下处理所得产物的X 射线衍射图谱Fig.7XRD patterns of amorphous Al(OH)3treated by different methodsa)amorphous aluminum hydroxide washed with water and acetone and dried at 80℃for 2h;b)amorphous aluminum hydroxide washed withwater and dried at room temperature;c)amorphous aluminum hydroxide treated byhydrothermal method at 80℃for 2h731Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2007Vol.23无定形氢氧化铝沉淀,经胶溶作用制得的稳定透明拟薄水铝石溶胶可用来进一步制备纳米氧化铝粉体和纳米薄膜.通过对溶胶制备过程中各反应的研究,可以得出以下结论:(1)铝酸钠溶液与碳酸氢钠溶液混合后,产生无定形氢氧化铝沉淀;(2)与丝钠铝石相比,在上述反应条件下无定形氢氧化铝不是平衡固相而是亚稳相;(3)实验表明,无定形氢氧化铝在胶溶和凝胶形成过程中晶化,形成拟薄水铝石;(4)在碳酸氢钠未大量过剩条件下,氢氧化铝沉淀前有一个反应诱导期.在此期间溶液的紫外吸收光谱已有显著变化.在260-280nm 范围紫外吸收增强;与含六配位铝原子的晶体的紫外光谱对比,讨论了铝酸钠溶液分解的机理.认为在铝酸钠碳酸化分解的过程中,四配位的铝转化为了六配位的结构;(5)应用不同的酸作胶溶剂,加与不加聚乙烯醇分散剂,所得拟薄水铝石溶胶粒子的形貌不同.用稀酸胶溶不加聚乙烯醇,所得拟薄水铝石溶胶近似为球形.在有聚乙烯醇作分散剂的条件下,所得拟薄水铝石溶胶粒子为纤维状.References1Wang,J.;Qiu,Z.X.;Xie,P.Nonfer.Met.,1999,51:76[王晶,邱竹贤,谢朋.有色金属,1999,51:76]2Tang,F.Q.;Guo,G.S.;Hou,L.P.Photogra.Sci.&Photochem.,2001,19:198[唐芳琼,郭广生,侯莉萍.感光科学与光化学,2001,19:198]3Xia,C.R.;Wu,F.;Meng,Z.J.;Li,F.Q.;Peng,D.K.;Meng,G.Y.J.Mem.Sci .,1996,116:94Tim,V.G.;Carlo,V.;Anita,B.;Chris,D.;Jan,L.;Roger,L.;Bart,V.B.;Guido,M.J.Mem.Sci.,2002,207:735Zhang,L.M.;Chen,N.Y.;Lu,W.C.Synthsis method for nano ⁃alumina Patent,ZL03129084.1.2003[张良苗,陈念贻,陆文聪.纳米氧化铝材料的溶胶制造方法.中国专利ZL03129084.1.2003]6Carlson,E.T.;Chacenas,T.J.;Wells,L.S.J.Res.Nat.Bur.Stand.,1950,45:3817Liu,H.L.;Cao,Y.L.;Chen,N.Y.Chin.J.Nonfer.Met.,1992,2:30[刘洪霖,曹益林,陈念贻.中国有色金属学报,1992,2:30]8Liu,H.L.;Cao,Y.L.;Chen,N.Y.Acta Phys.⁃Chim.Sin.,1992,8:441[刘洪霖,曹益林,陈念贻.物理化学学报,1992,8:441]9Chen,N.Y.;Liu,M.X.Chim.J.Met.Sci.Technol.,1992,8:13510Chen,N.Y.;Liu,M.X.Chim.J.Met.Sci.Technol.,1992,8:37611Chen,N.Y.;Liu,M.X.;Zhou,P.F.The nature of sodium aluminate solution and mechanism of some reactions in alumina production.In:Chen,J.Y.ICHM ′92Proceedings of the second international conference on hydrometallurgy.The second international conference on hydrometallurgy,Changsha,China,1992,Beijing:International academic publishers,1992,1:78-8112Liu,M.X.;Cao,Y.L.;Chen,N.Y.Acta Metallu.Sin.,1992,5B (3):22413Liu,M.X.;Zhou,P.F.;Chen,N.Y.Acta Metallu.Sin.,1990,3B(6):43114Chen,N.Y.;Liu,M.X.Science in China B,1993,36(1):3215Chen,N.Y.Physical chemistry of alumina production.Shanghai:Shanghai Scientific &Technical Publishers,1962:26-27[陈念贻.氧化铝生产的物理化学.上海:上海科技出版社,1962:26-27]16Music ′,S.;Dragc ˇevic ′,-D.;Popovic ′,S.;Vdovic ′,N.Mat.Chem.&Phys.,1990,59:1217Zhu,H.Y.;Gao,X.P.;Song,D.Y.;Bai,Y.Q.;Ringer,S.P.;Gao,Z.;Xi,Y.X.;Martens,W.;Riches,J.D.;Frost,R.L.J.Phys.Chem.,2004,108:4245图8不同溶胶的溶胶粒子形貌Fig.8The morphologies of particles in different solssols peptized by hydrochloric acid (a),nitric acid (b),and acetic acid (c)with PEG surfactant;sols peptized by hydrochloric acid (d),nitric acid (e),and acetic acid (f)without PEGsurfactant732。