纳米氧化铝的制备

第二章 前驱体氧化铝的制备

2.1实验材料 2.1.1实验仪器： 2.1.2实验试剂： 2.2硫酸铝铵热解法制备氧化铝 2.2.1实验部分 2.2.2分析粒径 2.3碳酸铝铵热解法制备氧化铝 2.3.1实验部分 2.3.2分析粒径 2.4目标产物的应用 2.4.1产品性能测试 2.4.2测试结果
3.2碳酸铝铵热解法

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液相法是目前实验室和工业上普遍采用的合成超 细粉体的方法，它的优点是添加微量有效成分就 可以精确控制化学组成；所制备的超细产品材料 表面活性高，操作温度较低，工业化成本较低， 设备相对简单，产品收集容易，尤其可以制备得 到微观尺寸上成分均匀的复合粉体材料，这是其 它方法很难做到的。 液相法的最大缺点在于干燥后的粉末易于产生硬 团聚。从气相法、固相法和液相法制备超细 Al2O3的特点来看，液相法是最有潜力也是研究 最多的方法，液相法引起的团聚问题更是研究的 热点。
4.2碳酸铝铵热解法


碳酸铝铵热解法是综合经济效果较好的现代较先 进的工艺方法。该法亦称改良的铵明矾热解法， 改良之处在于没有热溶解现象，且产生CO2和 NH4,不产生SO2,污染环境少[13]，分解气体易回 收，对设备材质要求不高。反应较简便、产物易 得能在较短时间内掌握其规律性。 采用化学沉淀法制备碳酸铝铵前驱体，高温煅烧 分解制得了α-Al2O3。通过严格控制沉淀条件， 获得了结晶碳酸铝铵沉淀，成功克服了常规制备 方法中容易产生的胶状沉淀现象[6]，煅烧后得到 超细分散的α-Al2O3粉末。
第三章 实验总结

3.1硫酸铝铵热解法 3.1.1合理pH值的选择 3.1.2合适煅烧温度的选择 3.2碳酸铝铵热解法 3.2.1表面活性剂的采用 3.2.2合适滴加方式的采用 3.2.3体系合适pＨ值的选择 3.2.4合理加料速度的选择 3.2.5防止硫酸铝铵过量 3.2.6合适煅烧温度的选择 3.3实验最优条件的确定 3.3.1硫酸铝铵热解法 3.3.2碳酸铝铵热解法
总结


总结 液相法是目前实验室和工业上普遍采用的合成超细粉体 的方法，它的优点是添加微量有效成分就可以精确控制 化学组成；所制备的超细产品材料表面活性高，操作温 度较低，工业化成本较低，设备相对简单，产品收集容 易，尤其可以制备得到微观尺寸上成分均匀的复合粉体 材料，这是其它方法很难做到的。 液相法的最大缺点在于干燥后的粉末易于产生硬团聚。 从气相法、固相法和液相法制备超细Al2O3的特点来看， 液相法是最有潜力也是研究最多的方法，液相法引起的 团聚问题更是研究的热点。
4.1硫酸铝铵热解法

硫酸铝铵法即结晶法是目前国内外生产高 纯超细氧化铝粉的主要方法之一。该法的 优点是原料易提纯，脱水后热解容易，且 操作简便，其作为烧结用原料具有优良的 性质。缺点是存在热溶解现象，脱水矾体 积膨胀，热分解反应产生的SO2污染环境。 且重复结晶次数多、制得时间长影响结果 规律性。
1.1关于纳米材料

纳米材料具有既不同于原子、分子，又具有不同 于宏观物体的特殊性质，例如：所有的金属被细 分到纳米微粒时，将失去绚丽的光彩而成为对太 阳光几乎全吸收的黑体。利用此特性可进行高效 光热转换，可用作微波、红外隐型材料、优良的 催化剂等。无机非金属材料的光学性质亦随颗粒 尺寸的减小而显著变化，例如硅片是不发光的， 但纳米多孔硅却能发光；金属、玻璃与氧化物、 半导体等纳米颗粒组成复合材料时，可以显著地 改变力学、电学和光学性质，从而开拓新的研究 与应用领域。
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 东部 西部 北部
2.4目标产物的应用


本试验采用煅烧后产物Al2O3中加入SrCO3、Dy2O3 、 Eu2O3 、H3BO3(按摩尔比为1 Al2O3：1 SrCO3：0.03 Dy2O3：0.001 Eu2O3：0.03 H3BO3，即50g Al2O3, 48.04 g SrCO3,2.65 g Dy2O3,0.085 g Eu2O3,0.824 g H3BO3，如此加料）。将原料混用氧化铝研钵研15min 混合均匀。（即制备出黄绿色长余辉荧光粉，长余辉荧 光粉分为三种，红色、绿色和蓝色，其中以往实验制得 的红色长余辉荧光粉并不是很成功，蓝色长余辉荧光粉 优于红色，但最成功的是黄绿色长余辉荧光粉，故实验 选用最有保障的途径来测试荧光粉前驱体加工后的长余 辉情况）。
1.5有关长余辉荧光粉的介绍

将超细粉氧化铝制备成黄绿色长余辉荧光粉 看其长余辉时间的长短是检验氧化铝应用情 况的一个重要指标，下面来介绍一下长余辉 荧光粉。大多数的分子吸收光而被激发至第 一电子激发态以上的各个振动能级之后，通 常急剧降落至第一电子激发态的最低振动能 级，在这一过程中它们和同类分子或其他分 子撞击而消耗了相当于这些能级之间的能量， 因而不发出光。由第一电子激发态的最低振 动能级继续往下降落至基态的各个不同振动 能级时，则以光的形式发出，所发出的光即 是荧光。
2.2硫酸铝铵热解法制备氧化铝

称取硫酸铝铵32g，去离子水80ml（此配比为与 碳酸铝铵热解法相匹配），放置150ml烧杯中在 恒温磁力搅拌器至晶体完全溶解，溶解后使用布 氏漏斗进行抽滤，将抽滤后的澄清溶液放置电热 套上加热边搅拌，浓缩至32ml，将装有浓缩液的 烧杯放置水浴锅(设定82℃)中，通过滴加浓硫酸 和氨水保持其pH值小于3，并在82℃中恒温6小 时，关闭水浴电源，自然降至室温(15小时)，将 母液倒出(留存)，用去离子水将晶体冲洗干净， 装袋[5]。
1.4前驱体超细氧化铝用于制备荧光 粉的应用及研究现状

作为荧光粉原料的氧化铝，除了要求其纯度高外，还要 求其具有结晶良好、粒径较小且分布均匀、颗粒形貌较 好、比表面积小等特性。目前，该类氧化铝主要由硫酸 铝铵或碳酸铝铵热分解法、改良的拜尔法或醇盐水解等 方法制备，但生产出来的氧化铝粉一般为无定型硬团聚 颗粒，粒径分布宽、比表面积过大且反应活性低，以此 为原料烧制的荧光粉颗粒大小和形貌不易控制，而且存 在发光效率较差、光衰性能不佳等问题。因此，改善氧 化铝的粒径及形貌等特性，制备出优良的荧光粉原料， 对提高铝酸盐基质荧光粉的品质具有重要意义。
纳米氧化铝的制备
简要内容
纳米氧化铝的制备
文献综述
前驱体氧化铝的制备
实验总结
绪论

纳米材料具有既不同于原子、分子，又具有不同 于宏观物体的特殊性质，例如：所有的金属被细 分到纳米微粒时，将失去绚丽的光彩而成为对太 阳光几乎全吸收的黑体。利用此特性可进行高效 光热转换，可用作微波、红外隐型材料、优良的 催化剂等。无机非金属材料的光学性质亦随颗粒 尺寸的减小而显著变化，例如纳米硅片是不发光 的，但纳米多孔硅却能发光；金属、玻璃与氧化 物、半导体等纳米颗粒组成复合材料时，可以显 著地改变力学、电学和光学性质，从而开拓新的 研究与应用领域。
第四章 两种制法对比分析
4.1硫酸铝铵热解法 4.2碳酸铝铵热解法 4.3对比及展望

3.1硫酸铝铵热解法

经查文献，在将沉淀出的碳酸铝铵经高温 煅烧时，400℃时会发生热分解，生成无 定型Al2O3，加热至600℃时生成γAl2O3， 800℃以上发生γ相→θ相转变，1000℃以 上发生θ相→α相转变，至1200℃时完全转 变为αAl2O3[9]，故在煅烧时温度的选择也 是不可忽视的因素。
2.3碳酸铝铵热解法制备氧化铝

表2.3.2碳酸铝铵法所得产物粒径 与反应条件对比 试样编号 X50累积（%） 表面 活性剂量（g） 煅烧温度（℃） 12.027µm 0.01 60012.232µm 0.02 60010.496µm 0.03 60012.755µm 0.04 60011.212µm 0.01 80028.391µm 0.02 80050.566µm 0.03 80050.084µm 0.04 800 9.815µm 0.01 90011.267µm 0.02 90024.747µm 0.03 90015.279µm 0.04 90016.950µm 0.01 100021.140µm 0.02 100024.071µm 0.03 100040.177µm 0.04
1.2关于荧光粉

自从1982年紧凑型荧光灯在我国问世以来，我国 已形成了一个独具优势的稀土紧凑型荧光灯产业 [8]。我国目前已经加入WTO，为防止出口美、 欧国家和地区时的技术壁垒，我们要不断创新， 以优质价廉的产品占领国际市场，取得更多的销 售份额[3]。稀土荧光粉的质量与其物理性能紧密 相关，其中粒度及粒度分布、结晶性、比表面和 外观形貌对荧光粉的性能和稳定性有很大影响， 因此，近期在荧光粉合成工艺研究上也主要集中 到荧光粉物理性能的控制上。我们认为在荧光粉 物理性能控制上，前驱体的制备尤其重要[4]。
2.1实验材料


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1.3关于超细粉氧化铝

作为特种功能材料之一的超细氧化铝粉体， 占全部超细粉体的三分之一左右，特别是 α-Al2O3粉体由于具有高强度、高硬度、 抗磨损、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧 化、绝缘性好、表面积大等优异的特性， 所以超细氧化铝在催化、阻燃、隔音、绝 缘、精细陶瓷等方面具有特殊的用途。因 此氧化铝超细粉体的制备具有重要的意义 [2]。
3.3实验最优条件的确定

制得的三次结晶产物五种，调其PH值分别 为（见图2.2.1），将所得产物经在900℃ 下煅烧得到结晶法的最优反应pH值。再将 最优PH值2.80 下的结晶制法重复三个平 行样，分别在600℃、800℃、900℃、 1000℃和1200℃下煅烧，经过结果表征比 较，得在最优PH值2.80下的最优煅烧温度 为1200℃，粒径能达到11.365um.