铝酸钠溶液中和制备纳米丝状氢氧化铝

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溶胶-凝胶法制备纳米氢氧化铝溶胶

[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。

铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝结晶机理初步研究

铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝结晶
机理初步研究
铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝结晶机理初步研究
随着科学技术的不断进步，氢氧化铝作为一种高档的材料，在工业上
被广泛应用。

近年来，一种新的制备超细氢氧化铝的方法——铝酸钠
溶液晶种分解法受到了研究者的关注。

本文通过对该方法的初步研究，探讨了其制备超细氢氧化铝结晶机理。

铝酸钠溶液晶种分解法的制备流程分为三步：晶种制备、晶种分解、
超细氢氧化铝结晶制备。

其中，晶种分解过程是该方法的关键步骤，
其机理如下：
1. 晶种加热：晶种在高温下发生碳酸钠和氢氧化铝的共晶反应，生成
碳酸铝和钠氟硅酸盐等物质。

晶种中的钠离子经过配位作用，被氟硅
酸根取代，此时晶种发生一次固液相反应，产生了一些氢氧化铝微晶
均匀分布于溶液中。

2. 晶种溶解：晶种中的氢氧化铝微晶逐渐溶解，同时重新结晶成更小
的晶体，使溶液中的氢氧化铝晶体尺寸不断减小。

3. 超细氢氧化铝结晶：在溶液中添加一些酸性物质，如盐酸、硫酸等，调节溶液pH值，使晶体在适宜的条件下浓缩、共生。

这样，氢氧化铝
微晶会重新形成更多、更小、更均匀的超细晶体。

此外，该方法在实际应用中还要考虑一些其他的工艺条件，如溶液中
铝离子、钠离子、温度、搅拌速度、pH值等的控制。

总之，铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝结晶是一种新兴的方法，其机理的探究有助于更好地掌握该技术，提高制备效率和产品质量。

净化铝酸钠溶液法生产高纯纳米氧化铝试验研究

ＢＯ・０＋ｏｓ，ａ８）ｌ＋％０・０＋ｑａ３Ｎ，ｏ＋ｑ（Ｎ４３ａ
ＢＯ‘ ｆ３Ｎ２Ｏ＋ｑ＊ａＯ＋ｏｏ・３ａａＡ２＋ａＣ３ａ－ＢＣ３ＮｌＡ０＋ｑ０
作为净化工业铝酸钠溶液的添加剂，首先要具备下述性质，一是能溶解于铝酸钠溶液，二是对生产溶液不发生污染，
采用铝酸钡净化烧结法精液的作用机理，铝酸钡在铝酸
钠溶液中是可溶的。溶解后其Ｂ与溶液中的Ｓ：ａＯ、
ＢＯ＋Ａ（Ｈ）一Ｄ・１３３０ａ２１Ｏ３Ａ２＋０
ｃ；、ｉ；等离子发生作用生成难溶盐，０一Ｓ。Ｏ反应方式如下：
以固体粉末加入，添加量为待净化溶液中所需的铝酸钡的理
论百分数。添加铝酸钡净化试验条件采用３因素３水平的
正交试验，３因素分别是温度（）时间（）酸钡添加量 ℃ ，ｈ，（／）因数与水平的选择见表１ｇＬ，。
表１正交试验因素与水平选择
关键词：锅酸钠溶液；净化；凝胶；超临界干燥；超细粒子；中和沉淀；分散
中图分类号：Ｆ０；Ｆ２ＴＳ２Ｔ８１文献标识码：Ａ
试验用铝酸钠溶液取自生产现场的烧结法精液，酸钡铝
１前言
超细粒子（亦称纳米材料）是指晶粒粒度为纳米级的多晶材料，被誉为“ １纪最有前途的材料 ” ２世。随着现代工程技术的发展。颜料、填料、涂料、陶瓷、电子等行业中纷纷需求

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。

2007 超声波雾化碳分法制备纳米氢氧化铝

2007年第26卷第5期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·699·化工进展超声波雾化碳分法制备纳米氢氧化铝张泽强1,2 ，胡文祥2，沈上越1（1 中国地质大学材料科学与化学工程学院，湖北武汉 430074；2 武汉工程大学环境与城市建设学院，湖北武汉 430073)摘要：以铝酸钠溶液和二氧化碳气体为原料，在特制的反应装置中，通过超声波使铝酸钠溶液雾化后与二氧化碳气体反应，并在丁醇中进行表面改性，制备了纳米Al(OH)3粉体。

考察了NaAlO2浓度、CO2与载气流量比、表面改性等因素对Al(OH)3粒径的影响。

利用XRD、TEM和红外光谱分析等测试方法对制备的Al(OH)3进行了分析表征。

实验结果表明，通过条件优化后所制备的Al(OH)3粒子呈单斜晶系，具有疏水性，粒度分布均匀，平均粒径50 nm。

关键词：铝酸钠；二氧化碳；雾化反应装置；表面改性中图分类号：TQ 16.1 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2007）05–0699–03 Preparation of nano-aluminum hydroxide by ultrasonic atomization andcarbonationZHANG Zeqiang1,2，HU Wenxiang2，SHEN Shangyue1（1School of Material Science & Chemical Engineering，China University of Geosciences，Wuhan 430074，Hubei，China；2School of Environmental & Civil Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430073，Hubei，China）Abstract：With NaAlO2 solution and CO2 gas as raw materials，in a specially made reactor，nano-Al(OH)3 powder was prepared through reaction of CO2 gas with NaAlO2 solution atomized by ultrasound as well as surface modification of Al(OH)3 in butanol. The effects of such factors as NaAlO2 concentration，flow-rate ratio of carrier gas to CO2，and surface modification on the size of Al(OH)3 were investigated. The prepared particles were characterized with TEM，XRD and IR spectroscopy．The results showed that Al(OH)3 particles as-prepared were monoclinic and hydrophobic with a well-proportioned mean size of 50 nm.Key words: sodim aluminate；carbon dioxide；atomization reactor；surface modification氢氧化铝粉体广泛应用于电工、电线、电缆、建筑材料、塑料和橡胶制品等行业，传统的制备方法有拜尔种分法及碳分法[1－2]。

偏铝酸钠溶液碳分制备氢氧化铝粉体实验研究

根据实验结果图 4 可以看出，随着 pH 值的增大，粉体粒径增大，由于反应时间越短，二氧化碳通入量越少，体系呈碱性，pH 值的越大，粉体粒径越大。终点 pH 值对 Al(OH)3 粉体粒径的影响单因素实验中，碳分终点 pH 值为 9 时，Al(OH)3 粉体粒径最细，粒径为 7.509 um，所以最佳终点 pH 值为 9。
图 3 温度对粉体粒径的影响
130 世界有色金属 2020年 11月上
C 化学化工 hemical Engineering
在 CO2 的通气速率为 0.2L/min 反应条件下，分别在 3 0 ℃ 、4 0 ℃ 、5 0 ℃ 、6 0 ℃ 、7 0 ℃ 温度下进行实验，其他实验条件同 CO2 通气量实验，得到粒度不同的氢氧化铝产品。
1 实验 1.1 偏铝酸钠溶液的配制
水浴锅中，称取一定量氢氧化钠溶于蒸馏水中，待氢氧
收稿日期：２０２０－１０基金项目：贵州省大学生创新创业项目（２０１９５２０１４９１）、六盘水市科技计划项目（５２０２０－２０１８－０３０４、５２０２０－２０１９－０５－０９）。作者简介：陈媛媛，女，生于１９９９年，本科，研究方向：冶金固废综合利用。
碳分过程中 CO2 的通气速率可以控制氢氧化铝晶体沉淀的速度，当通气速率越快，出现沉淀时间越短。CO2 通气速率太快或者太慢都不利于氢氧化铝的结晶，CO2 的通气速率控制得当氢氧化铝的析出会以初期析出的微粒为晶核并且能够在表面继续结晶生长。研究发现，要使得到的氢氧化铝产品粒径最佳应控制 CO2 的通气速率为 100L/

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。

2008 溶析法分解铝酸钠溶液制备氢氧化铝

溶析法分解铝酸钠溶液制备氢氧化铝王雪1,2,郑诗礼1,张懿1(1.中国科学院过程工程研究所,北京100080;21中国科学院研究生院,北京100049)摘要:提出了一种新的采用溶析法分解铝酸钠溶液制备氢氧化铝的方法,成功制备了超细氢氧化铝。

考察了分解温度、铝酸钠溶液浓度、分子比、溶析剂体积比等工艺参数对铝酸钠溶液分解率的影响,发现在常温下,Al 2O 3100～200g/L 、分子比114～210的铝酸钠溶液与同体积的溶析剂反应,铝酸钠分解率大于90%。

运用激光粒度分析仪、SEM 、XRD 、T G 2D TA 对粒子的性能进行了表征,结果表明产品为拜耳石片状晶体,产品晶型完整、粒度分布均匀、纯度高。

关键词:溶析法;铝酸钠;制备;氢氧化铝中图分类号:TF821 文献标识码:A 文章编号:1007-7545(2008)01-0018-04Decomposing Sodium Aluminate by Solventing 2outProcess to Prepare Aluminium H ydroxideWAN G Xue 1,2,ZH EN G Shi 2li 1,ZHAN G Yi 1(11Institute of Process Engineering ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100080,China ;21Graduate University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China )Abstract :The novel met hod of decomposing sodium aluminate solution to aluminium hydroxide using sol 2venting 2out crystallization has been propo sed and ult ra 2fine aluminium hydroxide particles were prepared by t he met hod 1Effect s of crystallization temperat ure ,solution concent ration ,molar ratio and volume ratio of t he solventing 2out process were investigated 1The experimental result s indicated t hat qualified particles wit h t he decompo sition rate of more t han 90%were obtained at t he condition of lower crystallization tem 2perat ure ,1∶1volume ratio solvent ,sodium aluminate solution concent ration of 100～200g/L Al 2O 3wit h t he molar ratio of 114～2101In addition ,t he o btained p roduct was characterized by SEM ,laser diff raction 2based particle size analyzer ,XRD and T G 2D TA 1The result s showed t hat t he product was bayrite tabular crystal wit h uniform morp hology ,narrow particle size distribution and high p urity 1K eyw ords :Solventing 2out ;Sodium aluminate ;Preparation ;Aluminium hydroxide基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50234040);国家“863”计划资助项目(2005AA647010)作者简介:王雪(1982-),女,硕士研究生氢氧化铝是一种重要的化工冶金原料,超细氢氧化铝是多品种氢氧化铝中研究较多的一种产品,主要用于催化剂及催化剂载体,合成树脂橡胶的阻燃填充剂,铜版表面涂层和阻燃纸的填充剂等[1]。

超细氢氧化铝的制备方法

超细氢氧化铝的制备方法作者：李金磊何静宇来源：《中国科技博览》2014年第27期[摘要]超细氢氧化铝的生产方法可分为机械法和化学法二大类。

化学法有微乳液法、金属醇盐法、超重力法、固相法及铝酸钠溶液碳分法、种子分解法等。

[关键词]超细；氢氧化铝；粒度中图分类号：TQ133.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0034-011 前言超细氢氧化铝具有阻燃、填充、消烟等多重功能，能与磷等多种物质产生协同阻燃效应，是一种用途广泛的化工产品，已成为化工、电子、电缆、橡胶、塑料等行业中重要的环保型阻燃剂。

随着新兴材料工业的兴起及人类对环保要求的提高，其需求量越来越大，同时对产品的质量和使用性能也提出了更为严格的要求。

与国外同类产品相比，我国用铝酸钠溶液制备的超细氢氧化铝产品，存在粒度分布宽、容重偏低、颗粒形貌难以有效控制等问题，影响了产品的使用性能。

2 超细氢氧化铝的制备方法超细氢氧化铝的生产方法可分为机械法和化学法二大类。

化学法有微乳液法、金属醇盐法、超重力法、固相法及铝酸钠溶液碳分法、种子分解法等。

2.1 机械粉碎法机械粉碎法就是在粉碎力的作用下，使固体料块或粒子发生变形进而破裂，产生更微细的颗粒。

机械粉碎法主要用于制备脆性材料的微粉，具有产量大、生产工艺简单等优点，主要用于生产一些对纯度和粒度要求较低的粉体[1]。

机械法制备超细氢氧化铝微粉是将普通冶金级氢氧化铝进行洗涤、烘干，之后采用搅拌磨或球磨等将其加工成氢氧化铝微粉。

采用雷蒙磨、球磨等机械生产的氢氧化铝微粉粒度较粗，粒度分布宽，颗粒形貌不规则，最大颗粒可达15——20um，在电线、电缆的生产过程中，加工性能差，抗折强度、延伸率较低，与化学法生产的氢氧化铝相比其氧指数小，阻燃效果差。

采用气流磨等粉碎机械虽可以加工生产平均粒径小于1.5～2.0um的超细粉体，但产品存在颗粒形貌不规则、吸油值高等问题，影响其使用性能，而且设备复杂、生产能耗高。

纳米氢氧化铝的制备方法[发明专利]

[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1608997A [43]公开日2005年4月27日[21]申请号200410067540.8[22]申请日2004.10.27[21]申请号200410067540.8[71]申请人上海大学地址200072上海市闸北区延长路149号[72]发明人施利毅王燕洪玲王娜 [74]专利代理机构上海上大专利事务所代理人顾勇华[51]Int.CI 7C01F 7/02C01F 7/34B82B 3/00权利要求书 1 页说明书 4 页[54]发明名称纳米氢氧化铝的制备方法[57]摘要本发明涉及一种纳米氢氧化铝的制备方法，属无机化合物制备工艺技术领域。

本发明方法主要包括有均相沉淀法合成法和非均相沉淀共沸蒸馏法，该方法的特点是采用铝盐溶液和碱性溶液为原料，添加少量高分子保护剂如聚乙二醇或聚乙烯醇，在均质乳化反应器中发生均相沉淀反应，根据所需产物粒径调节搅拌速度，得到的氢氧化铝悬浊液经冷却、陈化、抽滤，洗涤，将所得滤饼加入正丁醇共沸溶剂的溶液，进行共沸蒸馏，烘干所得氢氧化铝胶体，最后制得纳米氢氧化铝粉体。

本发明方法工艺流程简单、易于操作，所得的产物粒径分布均匀、纯度高，粒径在25－100nm范围内。

另外该纳米氢氧化铝具有较好的阻燃性能和填充性能。

200410067540.8权利要求书第1/1页1.一种纳米氢氧化铝的制备方法，主要包括有均相沉淀法合成法和非均相沉淀共沸蒸馏法，该制备方法的特征是具有以下具体工艺步骤：a.首先制备添加有高分子保护剂的硫酸铝水溶液，高分子保护剂为聚乙二醇或聚乙烯醇中的任一种；其加入量为硫酸铝质量的1-3％；b.将上述硫酸铝水溶液放置于均质乳化反应器中，加热，且在一定转速下搅拌30分钟；c.缓慢滴入碱性溶液于反应器中，并不断搅拌，控制转速3000-7000rpm，控制反应温度25-45℃，得到氢氧化铝悬浊液；碱性溶液为氢氧化钠、氨水、碳酸铵中的任一种；d.将所得的氢氧化铝悬浊液冷却、陈化、抽滤，所得滤饼用去离子水洗涤；在此过程中，陈化处理温度为20℃，时间为12小时；e.将上述所得滤饼中加入共沸溶液正丁醇溶液，并进行搅拌打浆，然后共沸蒸馏至水分被完全脱除，再继续蒸馏，蒸出共沸溶剂正丁醇；然后将所得的胶体进行烘干，最终得到疏松的纳米氢氧化铝颗粒。