第７卷专辑２００１年１１月
中国粉体技术
凸ｈＢ＿附Ｓｄ№ｍｄ蛐ｄ咽ｒＶ０１．７蛳目．
Ｎ∞∞岫２００１
作者介绍：连加松（１９５６一ｊ，男。１９８２年１月丰业于平末理工太学犯学工租秉．１９９３年挺率东曩工太荦工学硕士荦住。现为乐清市起氍－化工套司董事长、高扭工程师。主特井参加雀曩蚋米氧化格研宽开发牛重大嘎＿２有．￡表论文１０★葺。瑰主要从事蚋拳材井研充．产业化和量理工作。
连加松。金锦庚，连四海，王江
（乐清市超蠢细化工有限公司，浙江．沮州３２５６１１）
摘要：研究了高纯蚺米氧化拓的制备技术厦其应用。采用醇盐水解法，使Ａｋ岛纯度≥９９．９９％．杜径逮到１０ｒｉｍ或４０ｎｎ＝Ｉ，井使规模化生产过程绿色化。此制夸技术克服了传统刺鲁方法的缺陷．实现了低成本、环保型生产高地蚋米氧化铝的产业化。使生产的高纯度蚺米氧化据有广泛的应用顿域。
关键词：高纯纳米氧化铝；醇盐水辫法；稀土三基色荧光粉；长余辉荧光粉
中圈分类号：ＴＢ３８３文献标识码：Ａ
高纯纳米氧化铝是指Ａ１２０３含量≥９９．９９６．粒径≤１００ｒｉｍ的氧化铝粉末。与工业级氧化铝不同，高纯度纳米氧化铝由于具有许多纳米材料优异的性能而迅速得到广泛应用。
传统的铝土矿生产工业氧化铝工艺是用拜耳法、碱石灰烧结法或两者的结合，这些方法由于原料和工艺的原因，只能得到Ａ１２０３含量低、杂质Ｓｉｑ、Ｎ趣Ｏ等含量高、粒径大的普通氧化铝。至今，已发明了许多纳米氧化铝的制备方法，根据采用的原料和工艺的不同，我们认为，通过化学一物理方法生产的纳米氧化铝可分为４种：（１）无机铝盐热解法；（２）无机铝盐水解法；（３）金属铝水解法；（４）有机铝水解法。
用硫酸铝和硫酸铵反应生成硫酸铝铵（又称饺明矾），经过数次重结晶，制得高纯度的铵明矾，使铵明矾在２００ｔ下脱水，６５０℃氨解，８５０℃脱硫，ｌ０５０℃焙烧为卜Ａｋ０３，ｌ２００～１２５０＊（３转变为十Ａｂ０３。这一工艺称为铵明矾热解法…。这一方法涉及到严重的废气和废水污染，因此在实际应用中受到限镧。针对铵明矾热解法工艺存在的环境问题，提出了两种改良的工艺路线——碳酸铵铝石法和铵明矾氨水中和水解法【２Ｊ。碳酸铵铝石法是用硫酸铝铵和碳酸氢饺反应，生成碳酸铵铝石，再将中
间产物焙烧成氧化铝。铵明矾氨水中和水解法是使硫酸铝铰和氨水反应，使之生成水合氧化铝，再经焙烧转变为氧化铝。这两种工艺虽然改善了Ｎ－ｒｔ－．ｆ３、Ｓ０３等对大气的污染，但是却加重了废液（如（ＮＨ｝）２Ｓ０４）的枵染。
硝酸铝【３』、氯化铝等无机铝盐的水解可以获得分布均匀的氧化铝粒子，但是产品纯度和环境污染至今尚未获得合理的解决。
金属铝直接水解法ＨＪ是用０．５％氯化汞使金属铝活化后．在１％硫酸铝水溶液中进行水解反应，生成中间产物～（０Ｈ）３，ｒｅ（ＯＨ）３经焙烧转化为超细氧化铝。这一工艺比较前三种工艺枵染有所减缓，基本没有废气。但是，重金属对环境的污染仍然是一个不容忽视的因素。此外，这一工艺至今尚未解决Ａ１２ｑ粉末的团聚问题。
有机铝水解法［５】已成为越来越热门的工艺。虽然有关实验室小试规模有不少报道，但是真正工业化的却未见阐述。采用较多的有机铝是醇铝，如异丙醇铝、乙醇铝等。这一工艺是：将金属铝和醇在催化荆存在下进行化学反应生成醇铝．经提纯成为高纯度醇铝，醇铝水解后生成水台氧化铝，再经培烧为高纯纳米氧化铝。
醇铝水解法工艺工业化的关键是要解决水解、焙烧等有美工程技术问题。单元操作水解和焙烧都是影响粒子粒径、分散性和形貌的关键。系统中的醇及其它溶剂的物料平衡刺用是解决成本、实现商品化的关键所在。由于这一工艺的原料是铝、醇和水，中间产物是醇铝和水合氧化铝．副产物是氢气和水，产品是氧化铝。即只存在Ａｌ、ｃ、Ｈ、ｏ等元素，不存在有害或腐蚀性化学物质，因此．是一条“绿色”制备纳米氧化铝材料的新途径．充分显示了环保方面的优势。
＜中国粉体技术＇２∞１年专辑
ｌ实验
１．１试捐夏屎料
铝健｝浙江兰犋冶炼厂
异丙醇：进口
僵化荆：ＡＣ一１０１。乐清市超微细化工有限公司
高纯异丙醇铝：乐清市超徽细化工有限公司ｉ．２实验方法
（１）在带有搅拌器的四口反应烧瓶中。加入铝片２７９，催化荆ＡＣ一１０１０．０１５９，异丙醇３００ｍＬ。反虚温度８０～１００＂Ｃ，反应时闻９０ｍｉｎ，生成异丙醇铝
１８３．６９，Ｈ２放空不加回收。
（２）在５００ｍＬ反应烧瓶中，加入异丙醇铝１００９，溶荆２００ｍＬ，搅拌均匀，升温到８５＂Ｃ，加人去离子水４６ｍＬ。水加毕．在９０℃下恒温搅拌１２０ｍｌｎ。使水解反应进行完全。将浆状物科过滤。在１０．５℃烘干２ｈ．于马弗炉中６．５０～ｌ２５０℃焙烧１ｈ，得到高纯纳米氧化铝２５９。
２结果讨论
２．１ＴＥＭ检测粒鏖及形魏
改变工艺条件．得到不同条件下制耨的铺米氯化铝。采用Ｊ－ＥＭ－２００ＣＸ遗射电子显微镜（删）的测定结果如图１和图２所示。
田１球状蚺米曩化帽的ＴＥＭ佩片ｆ×２５０，０∞）
由图１可见．氯化铝粒子的形状为球状．平均粒径为６．２ｎｍ。图２显示，在这一工艺条件下得到的氧化铝为钟状．平均长度为３１．４ｎｍ，宽度为３．５ｎｍ。２．２班汀比裹面税蒯定
采用ＳＴ一０８ＢＥＴ比表面积测定仪测得１８样品的ＢＥＴ比表面积为２２６．８０ｍ２／ｇ；２８样品为１９４．６６ｍ２／ｇ。
圈２竹状蝻米■化幅的ＴＥＭＩｍ片（×２５０．０００Ｊ
３应用．
３．１蔫土三ｔ色费光粉
稀土三基色荧光粉［６】巳瞢遗用于被称为“绿色腻明”的电子节能灯上。三基色荧光粉是由蓝、绿、虹３种荧光柑所蛆成，蓝粉主耍成分为铝竣瓠供镶（Ｂｅ、Ｅｕ）Ｍ＆虬０ｈ，其中Ａｋ０３约占６７％｝爆粉为铝酸囊谛弦（Ｃｅ、Ｔｂ）ＭｇＡｌｌｉ０１９，Ａ１２ｑ妁占７５％；红粉主要为氯化亿悖Ｙ２岛?Ｅｕ，不用舢ｑｏ由此可见，稀土三基色荧光粉中Ａ１２岛为主要成分。随着。绿色照明”的警及，对延长节能灯使用寿帝的呼声也越来越强。国内标准为５０００ｈ。国外已有达到８０００ｈ，甚至１００００ｈ，因此，客观上要求氯化帽向低钠高纯度、訇孽米化发晨。
３．２长案辉冀光粉
长余辉荧光粉ｔ７川】又称夜光材料．大部分成分为氯化帽。还音有氯化鼻、镑等，所以，也叫铝■盐夜光材料，化学组成为：
卅（Ｓｎ，Ｂ‰）Ｏ?ｎＲｋＯ，?４Ｍ２?ｂＣａＯ
其中．０．１≤ｍ≤２．０．０８≤Ｈ≤２．０．０００５≤４≤０．０３．０．００１５≤６≤０．０５，０．０４≤年≤０．１５。
长余辉夜光粉在日光或灯光照射后在黑暗中可发光１０ｈ以上．元放射性，安全元窖。因此．艘称为“绿色”夜光材料ｏ
３．３膏压钠灯蕾
高压钠灯蕾，也称高压钠灯弧瞥归ｏ“，主蔓由高纯氧化铝组成．为半遗明多晶体．其化学蛆成为ｗ（Ａ１２岛）≥９９．９％，ｔｕ（ｈ＾ｇＯ）＝０．０２％，”（Ｋ晚）＝０．０３５％。有的配方也加入约０．０１８％的ｚｒ０２。在古盈０２的配方中．其抗饷损耗和外壳变■韵能力大大摄高．从而提高输出的有效光通量ｏ３．４扛井螅■
用纳米氧化纫材料制成的织物［ｔ２］，起到红外作用的成分是Ｔ“３２、Ａ１２０３、ｓｉ０２、Ｌ电０３、ＣａＯ、Ｍ９０晚，也含少量铝、锌粉等。用红外材料制成的各类织品，不仅具有保暖、保健作用，而且具有康复功能，可以加快血液微循环，促进伤口愈台，在医疗保健中具的特别的效用。
３．５轮胎增强壤料
以二烯烃弹性体为基础，以纳米氧化铝和偶联剂作为增强填料，可用在汽车轮胎中【ｔ３］。这种氧化铝为ｙ、８和０共存相，或ｄ相，ＢＥＴ比表面积为３０－－４００ｍ２／ｇ，平均粒度范围６～５００ｒｉｍ，有高比例的Ａ】—ｏＨ表面反应活性官能团和高分散性，偶联剂添加量是每平方米氧化铝１０一‘７～１０～ｍｏｌ。
纳米氧化铝作为增强填料，用于轮胎中显示出较低的滚动阻力，改善对于、湿路面或冰雪路面的粘附性和优良的耐磨性，可减少燃料消耗和机动车尾气排放。
３．６磨料
电子工业的高度集成化、小型化对磨料要求越来越高。对于精密研摩来说，要求作为磨料的氧化铝粒子小，粒径分布窄，而且球形。普通工业氧化铝难以满足，将纳米氧化铝制成含周量１０％～４０％的悬浮液，用酸调节ｐＨ为５，以除去溶解或吸附的二氧化碳【１４］，可以制备高级的纳米级磨浆。
３．７氮化铝
氮化铝具有良好的导热性、热稳定性、化学稳定性、电绝缘性和低介电损耗，具有压电效应，从可见光到近红外的波段范围内，均有良好的透光性。氮化铝无毒，因而取代氧化铍得到越来越广泛的应用。氮化铝的分解温度２３００℃，室温和高温下，机械强度和硬度都较高。氮化铝因其优良的物化性能用作于电绝缘性和高热传导性材料、激光或发光二极管的分装衬底、装盛和处理铀、锂等熔融液的坩埚。ＡＩＮ纤维与金属、高分子材料组成的复台材料，透明氮化铝陶瓷．集成电路基片等。
高纯纳米氧化铝是生产Ａ１Ｎ的优良原料。在Ｎ２或ＮＨ３存在下，氧化铝碳还原法是目前生产高质量氮化铝的比较经济的工业化方法。如果采用普通粒径的氧化铝，须在ｌ６００～ｌ７５０＇Ｕ，下生成ＡＩＮ。采用纳米氧化铝，反应温度可降低到１４００～１５５０＂（３。近年来较为先进的连续制备Ａ１Ｎ的方法是采用移动床反应器［“１…。在移动床中，反应器的反应区由多个导臂构成，发热体向导管提供热源，氧化铝和乙炔黑碳用粘结荆做成颗粒装填在管中，
固体从上至下通过反应导管，在反应区中的停留时间６—１２ｈ。在反应器底部，高纯Ｎ２以一定的流速，通过固体颗粒。还原反应后得到的颗粒含有游离碳．放置在氧化气氛的电加热炉中，温度为６５０＊（３下保持８ｈ．失重约１５％，经处理后，残余游离碳含量＜７００×１０一，氧含量＜１％，得到高纯度的Ａ１Ｎ粉末。３．８汽车尾气三元ｆ量化剂
汽车内燃机排放的废气中含有１２０、ＨＣ和ＮＯ：，对环境的危害已越来越引起人们的重视。
三元催化剂是在具有与废气平行通道的蜂窝陶瓷上涂有催化剂涂层［１８】。这种催化荆涂层通常含有钯族贵金属作为催化活性组分．这些金属以高分散的形成沉积在高比表面积载体材料的表面。过渡相ｎ８、７、ｘ、０和１ｌ的活性氧化铝是大比表面积三元催化剂的优良载体。这种话性纳米氧化铝ＢＥＴ比表面积１００－４００ｒ一／ｇ，用２％－４％的Ｌ电ｑ作稳定剂，Ｌａ２ｑ是通过浸渍法掺人＾ａ２０３中，要求氧化铝在较高的工作温度下保持良好的活性。
在三元催化剂中，活性氧化铝与其它组分的比例关系是：
活性氧化铝：贮氧组分：附加的高分散氯化铈：氧化锆：氧化坝：氧化镰＝１００：２０—１００：１５～帅：２０～４０：如～３０：Ｏ～１０
３．９无机冉瓷聩
陶瓷分离膜具有优良的热稳定性和机械、结构稳定性、较强的化学稳定性和抗教生物侵蚀艏力、易净化和再生等优点，广泛用于工业用水净化、食品加工、海水淡化、药品生产、气体分离方面，还可进一步用于集反应和分离双重功能的化工新材料。
仙Ｑ陶瓷分离膜，可制得孔半径几纳米至几十纳米，ＢＥＴ比表面积为１００－－３００ｍ２／ｇ的＂ｙ－Ａ１２０３膜［１９］，由醇铝水解法制得凝肢，可以获得理想的Ａ１２０３无机膜。
４结ｔ论
醇铝水解法可根据不同用途制备不同形状、粒径的高纯度纳米氧化铝。遘一工艺由于从原材料、中间产物和产品均属无毒、无害、无污染，工艺过程无“三废”排放，是一条“绿色”生产纳米材料的极具竞争力的工艺路线。目前已在各个领域获得越来越广泛的应用，具有极其广阔的市场前景。
［参考文献】
［１］法国专利｝２４Ｂ∞韶
‘中国糟体技术）２００１年专辑
【２】发明专利申请公开说明书，９６１２１７６３?４
［３】顾燕芳．冷冻干燥法制备ｉ暂活性的氯化铝超细粒子［Ｊ］．硅酸盐通报，１９９４，（１）：２１－２５．
［４］谱培南。金属铝水解法翻备超细ａ－Ａ１２０３过程中显徽结构的变化［Ｊ】．硅酸盐通报．１９８６，５（４）：１－４．
［５】连加橙．．ＴＪ３ｔ／ｙ醇盐水解法制备超徽细离纯氯化铝粉体中试研究［Ａ】．１９９４全国结构冉瓷、功能冉瓷、金属厢蹙封接学术会议论文集［ｃ】，１９９４．３０３．３０５．
［６］刘行仁．第三届稀±发光材料科学学术研讨会论文集．１９９９．２．
［７】钟立奉．发明专利申请公开说明书。９７１１１８３６．１．
［８］顾茗桥．发明专利申请公开说明书，９４１００４８２．１．
［９］李发．发明专利申请公开说明书，ＣＮ８６１０１４５２Ａ．
【１０］雏ＧＣ．发明专利申请公开说明书，９７１１６１３９．９．［１１】维ＧＣ．发明专利申请公开说明书。９７１１６１４０．２．
（１２】毕见航．发明专利申请公开说明书．９７１０６３７９．６．
［１３］埃曼努埃尔?库斯托代罗．发明专利申请公开说明书．９７１１２３５３．５．
［Ｘ４］弗朗西斯科斯?范?迪琴．发明专利申请公开说明书，９２１０４２４１．８．
［１５］乔纳森?丁?金．发明专利申请公开说明书，ａ嗡玎１０７０１８Ａ．
［１６］拉弗尔Ｐ．发明专利申请公开说明书，９２１０４７８０．０，
［１７】皮块尔－啥弗耐．发明专利公开说明书．９４１１５２８７．１．［１８】林德蚋Ｄ．发明专利申请公开说明书，９８１０９８４６．０．［１９］一洪亮，Ｓｏｌ一蚪工艺制备无支撑７－Ａｌ：｝０３分离膜［Ｊ］．硅酸盐通报，１９９４，（１）：２６．２９。
1. 200780101735 用于制备有控制结构与粒度的纳米多孔氧化铝基材料的方法和利用所述方法获得的纳米多孔氧化铝 2. 92104368 尺寸可控纳米、亚微米级氧化铝粉的制备方法 3. 95105843 纳米级氧化铝的生产工艺 4. 96117151 纳米添加氧化铝陶瓷的改性方法 5. 00125966 一种形态松散的纳米、亚微米级高纯氧化铝的制备方法 6. 01134059 纳米氢氧化铝的制备方法 7. 01126878 纳米尺寸的均匀介孔氧化铝球的合成方法 8. 01124685 一种作催化剂载体用的纳米级氧化铝及其制备方法 9. 01121545 高纯纳米级氧化铝的制备方法 10. 01113724 去除纳米氧化铝模板背面剩余铝的方法 11. 01132376 导电性纳米氮化钛－氧化铝复合材料的制备方法 12. 02139370 氧化铝纳米纤维的制备方法 13. 02138470 制备纳米材料的氧化铝模板及模板的制备方法 14. 02136111 利用氧化铝模板生长锗纳米线的方法 15. 02129021 纳米羟基磷灰石/氧化铝复合生物陶瓷的制备方法 16. 02116802 超纯纳米级氧化铝粉体的制备方法 17. 02109247 一种带有氧化铝壳的复合金属纳米粉末材料及其制备方法 18. 02138014 醇铝气相法制取纳米高纯氧化铝的方法 19. 200310106128 高纯纳米氧化铝纤维粉体制备方法 20. 03141495 一种氧化铝纳米纤维的制备方法 21. 03140530 一种表面包膜氧化铝的纳米二氧化钛颗粒的制备方法 22. 03129084 纳米氧化铝材料的制造方法 23. 03117871 纳米氧化铝胶体功能陶瓷涂料生产方法 24. 03800065 α-氧化铝纳米粉的制备方法 25. 03136606 一种纳米孔氧化铝模板的生产工艺 26. 03133529 纳米氧化铝浆组合物及其制备方法 27. 03102045 一种含有改性纳米级氧化铝的半合成烃类转化催化剂 28. 200480009462 纳米多孔超细α－氧化铝粉末及其溶胶－凝胶制备方法 29. 200420080270 一种去除纳米氧化铝模板背面铝层的装置 30. 200410063067 纳米氧化铝铜基体触头材料 31. 200410019998 一种基于多孔氧化铝模板纳米掩膜法制备纳米材料阵列体系的方法 32. 200410013256 一种无硬团聚的纳米氧化铝的制备方法 33. 200410010510 阳极氧化铝模板中一维硅纳米结构的制备方法 34. 200410067540 纳米氢氧化铝的制备方法 35. 200410077970 纳米氢氧化铝、粘土与乙烯-醋酸乙烯共聚物的阻燃复合材料
纳米三氧化二铝的应用及研究进展应化100130139 吕进 摘要：本文主要简述三氧化二铝的催化原理和他的结构、组成。简述其制备的方法和表征以及其使用情况。总的说来，三氧化二铝的制备分别有以下几中方法：碱法生产三氧化二铝；酸法生产三氧化二铝；电热法生产三氧化二铝。三氧化二铝的性质，包括比表面积、孔结构、晶体结构和形貌等，主要由其制备方法决定.。氧化铝包括了α型氧化铝和γ氧化铝。 关键词：三氧化二铝，催化原理，制备，表征，球花型介孔A12O3，X-射线衍射(XRD)，Pt/A12O3的制备 Nano 3 oxidation the application and research progress Applied Chemistry 100130139 LV Jin Abstract: this paper mainly discusses the catalytic principle and his 3 oxidation 2 aluminium structure, composition. Briefly introduces the preparation and characterization of the method and the use. On the whole, the preparation of the 3 oxidation 2 aluminium respectively in the following methods: 3 oxidation 2 aluminium production process; Acid production by 3 oxidation 2 aluminium; Electric heating method production 3 oxidation 2 aluminium. 3 oxidation the properties, including specific surface area, pore structure, crystal structure and morphology, mainly by its preparation methods decision.. Alumina including α type alumina and gamma alumina. Key words:3 oxidation 2 aluminium, catalytic principle, preparation, characterization, the ball pattern mesoporous A12O3, X-ray diffraction (XRD), Pt/A12O3 preparation 1 组成 1 活性组分:三氧化二铝2载体:负载型催化剂3助催化剂: α-A12O3，γ- A12O3 2 结构 在α型氧化铝的晶格中，氧离子为六方紧密堆积，铝离子对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心 3 催化原理 具有良好的孔径分布、较大的孔容和比表面积以及多种晶型的不同性能 4 制备 4.1 碱法生产A12O3 碱法的基本原理是使矿石中的A12O3与碱在一定条件下生成铝酸钠进入溶液，从而与二氧化硅和氧化铁等杂质分离，然后再使纯净的铝酸钠溶液分解析出Al(oH)3，经高温锻烧制得成品A12O3。 碱法生产A12O3又可分为拜耳法、烧结法、联合法。 4.2 酸法生产A1203 酸法是用适当的无机酸处理矿石使产生的相应铝盐(如AIC13、A12(S04)3、Al州03)3)进入溶液中，矿石中的氧化硅不与酸作用而残留于渣中;将铝盐进一步净化除铁后，使之分解得到Ab03。该法需要昂贵的耐酸设备，且所使用的酸回收十分困难，所以难以 用于大规模的工业化生产
1．5纳米氧化铝的研究进展 1．5．1氧化铝的性质 氧化铝是化学键力很强的离子键化合物。它有八种同质异形晶体：Q、B、Y、0、 q、8、K、X-A1203，其中主要的也是在工业中得到重要应用的是Q．A1203、B．A1203 和Y．A1203---种晶型。Y—A1203为低温稳定相，Q．A1203是熔点2050。C以下唯一的在任 何温度下都会稳定存在的相态，其它相态均为过渡相或不稳定相【74】。 Y．A1203属于立方晶系，尖晶石型结构，其中氧原子呈面心立方密堆积，铝原子不 规则地排列在由氧原子围成的八面体和四面体孔穴中。它的密度为3．30．3．639／cm3，只在 低温下稳定，在高温下不稳定，它不溶于水，但溶于酸或碱。y．A1203比表面很大，约 为200．600m2／g，具有强的吸附能力和催化活性，广泛用于吸附剂、催化剂和催化剂载体[751 O B．A1203是一种氧化铝含量很高的多铝酸盐，它的化学组成可近似地用RO．6A1203 或R20．1 1A1203来表示(RO为碱土金属氧化物，R20为碱金属氧化物)，其结构由碱土 金属或碱金属离子层尖晶石结构单元交替堆积而成，氧离子排列成立方密堆积结构，Na+ 完全包含在垂直于c轴的松散堆积平面内，在这个平面内可以很快扩散，呈现离子型导电，称钠离子导体。因此，13．A1203是一类重要的固体电解质【75J。 Q．A1203属于三方晶系，刚玉型结构，该结构可以看成氧离子按六方紧密排列，即ABABAB一二层重复型，而铝离子有序的填充于2／3的八面体间隙中，使其化学式成为A1203。Q．A1203熔点为2050。C，密度为3．90-4．019／cm3，模氏硬度为9。它的化学性质 稳定，不溶于水，也不溶于酸或碱，耐腐蚀且电绝缘性好，广泛应用于高硬度研磨材料、陶瓷材料、耐火材料和集成电路的基板等【75，76】。
2011年6月北京化工大学北方学院JUN.2011 北京化工大学北方学院NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY 2008级纳米材料课程论文 题目: 纳米三氧化二铝的制备与应用进展 学院：理工学院专业：应用化学班级： 学号：姓名： 指导教师: 2011年6月6日
文献综述 前言 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[1]。 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[2]。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[3]。
第一章文献综述 1.1关于纳米材料 1.1.1什么是纳米材料 目前，国际上将1～100 纳米（1纳米＝10-3 微米＝10-9米）范围内的微颗粒及其致密的聚集体，以及由纳米微晶所构成的材料，统称为纳米材料，包括金属、非金属、有机、无机和生物等多种粉末材料。 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。 物质到纳米级以后，具有常规粗晶粒材料不具备的奇异特性和反常特性，展现出引人注目的应用前景。如铜到纳米级就不导电，绝缘的SiO2晶体在20纳米时开始导电，高分子材料加入纳米材料制成的刃具，比金刚石制品还坚硬。目前世界上共有各种材料约百万种，其中自然材料约占1/5。纳米技术将给人类带来数10万种性能优异的材料。 1.1.2纳米材料在工业中的应用 1、纳米陶瓷材料 陶瓷有许多优良的性能而获得广泛的应用。然而它又有性脆、烧结温度高等缺点，所以其应用受到一些限制。而纳米陶瓷材料则不同，现已证实，纳米陶瓷CaF2和TiO2在常温上具有很好的韧性和延展性能。它们在80℃～180℃范围内可产生约100%的塑性形变，而且烧结温度低，能在比大晶粒样品烧成温度低600℃的温度下烧出类似普通陶瓷硬度的产品。 这些特性提供了对纳米陶瓷材料在常温或次高温下进行冷加工的可能性。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后作表面退火处理，就可以使纳米陶瓷材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学性，而内部
第一章非金属矿物制品行业概述 1定义 一般认为，非金属矿，即非金属矿物材料，是指以非金属矿物和岩石为基本或主要原料，通过深加工或精加工制备的具有一定功能的现代新材料，它是无机非金属材料的一种，如功能填料和颜料、摩擦材料、密封材料、保温隔热材料、电功能材料、吸附催化材料、环保材料、胶凝与流变材料、聚合物/纳米黏土复合材料、建筑装饰材料等。而非金属矿物制品则是以这些非金属矿物材料经过进一步加工形成的产品。例如我们常见的建筑材料、玻璃、人造金刚石、磨料磨具、石棉制品等。 2 发展历史 3 特征 现代非金属矿物制品具有以下主要特征： 1、原料或主要组分为非金属矿物或经过选矿或初加工的非金属矿物。 2、一般来说，与同样用非金属矿物为原料生产的硅酸盐材料（水泥、玻璃、陶瓷等）以及无机化工产品（如硫化钡、氯化钡、碳酸锶、氧化铝等）不同，非金属矿物没有完全改变非金属矿物原料或主要组分的物理、化学特性或结构特征。 3、非金属矿物制品是通过深加工或精加工制备的功能性制品。因此，非金属矿物制品具有一定的技术含量和明确的用途，不能直接应用的原矿和初加工产品不属于非金属矿物制品的范畴。当然，深加工或精加工是一个相对的概念，随着科学技术的发展和社会的进步，其内涵也将发生变化。 4 分类
非金属矿物制品一般按照不同的特征分为如下几类：①水泥制品和石棉水泥制品业。包括水泥制品业、砼结构构件制造业、石棉水泥制品业、其他水泥制品业等。②砖瓦、石灰和轻质建筑材料制造业。包括砖瓦制造业、石灰制造业、建筑用石加工业、轻质建筑材料制造业、防水密封建筑材料制造业、隔热保温材料制造业、其他砖瓦、石灰和轻质建筑材料制品等。③玻璃及玻璃制品业。包括建筑用玻璃制品业、工业技术用玻璃制造业、光学玻璃制造业、玻璃仪器制造业、日用玻璃制品业、玻璃保温容器制造业、其他玻璃及玻璃制品业等。④陶瓷制品业。包括建筑、卫生陶瓷制造业、工业用陶瓷制造业、日用陶瓷制造业、其他陶瓷制品业等。⑤耐火材料制品业。包括石棉制品业、云母制品业、其他耐火材料制品业等。⑥石墨及碳素制品业。包括冶金用碳素制品业、电工用碳素制品业、其他石墨及碳素制品业等。⑦矿物纤维及其制品业。包括玻璃纤维及其制品业、玻璃钢制品业、其他矿物纤维及其制品业等。⑧其他类未包括的非金属矿物制品业。包括砂轮、油石、砂布、砂纸、金钢砂等磨具、磨料的制造，晶体材料的生产等。 5用途 非金属矿物制品是人类利用最早的。原始人使用的石斧、石刀等都是用无机非金属矿物或者岩石材料制备的。但是，在现代科技革命和新兴产业发展之前的人类文明进化过程中，基本上是以金属材料为主导，随着现代科技进步、人类生活水平的提高和环境保护意识的觉醒，开创了应用非金属制品的新时代。 目前，非金属矿物制品广泛应用于化工、机械、能源、汽车、轻工、食品加工、冶金、建材等传统产业以及航空
实验2 纳米氧化铝粉体的制备及粒度分析 一．实验目的 1．了解纳米材料的基本知识。 2．学习纳米氧化铝的制备。 3. 了解粒度分析的基本概念和原理。 4. 掌握马尔文激光粒度分析仪的使用。 二．实验原理 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、烧结温度低，比普通氧化铝粉有着更优异的物化特性，在人工晶体、精细陶瓷、催化剂等方面得到广泛的应用。到目前为止纳米氧化铝粉末的制备方法众多，大致可分为气相法、固相法和液相化学反应法等，其中液相法制备Al2O3具有平均粒径小，分布范围窄、纯度高、活性高、设备简单、制备工艺影响因素可控等优点。 许多学者就纳米氧化铝的合成进行了广泛深入的研究。采用各种方法制备出纳米氧化铝粉体，但困扰纳米超细制备和应用的一个严重问题就是由于表面能造成的粉体的团聚，转相温度高而使颗粒明显长大，人们一般通过添加分散剂来克服团聚，因此对分散剂的合理选择，制备条件的有效控制及分散机理、分散效果的研究显得十分重要。 本实验以不同聚合度的聚乙二醇(PEG)为分散剂，采用沉淀法制备氢氧化铝胶体，胶体经800~1100℃高温煅烧2 h得到纳米氧化铝粉体，其在煅烧过程中经历Al(OH)3→AlOOH(勃姆石)→γ-Al2O3→δ-Al2O3→θ-Al2O3→α-Al2O3的相变过程，此方法能得到的最小平均粒径约为25 nm。 三．仪器与试剂 试剂：硫酸铝铵、浓氨水(25-28%)、聚乙二醇(PEG，聚合度n=200、600、2000、4000)、无水乙醇等，纯度均为AR级。 仪器：集热式恒温磁力搅拌器、40ml陶瓷坩埚、陶瓷研钵、500ml烧杯、真空水泵、布氏漏斗、抽滤瓶、马弗炉、50ml量筒、分析天平、空气塞、干燥箱、磁铁、容量瓶250ml、称量纸、滤纸、玻璃棒、钥匙、表面皿、分液漏斗。 Mastersizer 2000激光粒度仪。 四．实验步骤 1．查文献
纳米级氧化铝 纳米氧化铝显白色蓬松粉末状态，晶型是γ-Al2O3。粒径是20nm；比表面积≥230m2/g。粒度分布均匀、纯度高、极好分散，其比表面高，具有耐高温的惰性，高活性，属活性氧化铝；多孔性；硬度高、尺寸稳定性好，可广泛应用于各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能和高分子材料产品的耐磨性能尤为显著。极好分散，在溶剂水里面；溶剂?乙醇、丙醇、丙二醇、异丙醇、?乙二醇单丁醚、丙酮、丁酮、苯、二甲苯内，不需加分散剂，搅拌搅拌即可以充分的分散均匀。在环氧树脂，塑料等中，极好添加使用。 透明陶瓷：高压钠灯灯管、EP-ROM窗口；化妆品填料；单晶、红宝石、蓝宝石、白宝石、钇铝石榴石；高强度氧化铝陶瓷、C基板、封装材料、刀具、高纯坩埚、绕线轴、轰击靶、炉管；精密抛光材料、玻璃制品、金属制品、半导体材料、塑料、磁带、打磨带；涂料、橡胶、塑料耐磨增强材料、高级耐水材料；气相沉积材料、荧光材料、特种玻璃、复合材料和树脂材料；催化剂、催化载体、分析试剂；宇航飞机机翼前缘。 行业领导者 上海那博化工科技有限公司于2012 年在上海市嘉定区建成，成为那博化工在中国的综合服务平台，并辐射至亚太区众多客户。那博化工致力于通过品牌、产品及服务，为涂料、塑料、造纸和特殊用品市场创造更好的、更令人满意的价值。 那博研发团队优势 从概念到商业化应用，那博的技术团队帮助客户快速实现产品的商业化应用。 ? 通过提升产品设计以改进性能 ? 更短的加工周期以提高生产力 ? 成本优势和出众的性能 ?领先的实验设备 消费者 作为精细化工行业的重要原料供应商，我们在纳米技术领域有着独到的见解。我们愿用专业的知识给您最中肯的建议，帮您选择最适合您的技术解决方案。 商业伙伴 我们的承诺是理解客户，提供卓越的产品、服务和整体价值，在满足您的独特需要的同时，为您的企业的快速成长贡献自己的绵薄之力。
我国分子筛行业发展趋势分析 作者：席晓晨、鲁向前 狭义上讲，分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，它具有由硅氧四面体SiO 4通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小（通常为0.3-2.0nm）的和铝氧四面体AlO 4 孔道和空隙体系，从而具有筛分分子的特性。广义上讲，分子筛是具有规则而均匀孔道结构的多孔化合物或多孔材料。根据分子筛孔径的大小划分，分别有小于2nm、2-50nm和大于50nm的分子筛，分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。从发展过程看,分子筛主要经历了传统沸石、介孔材料和复合分子筛三个阶段。随着研究的深入, 人们发现分子筛的骨架硅或铝也可由Fe、Cr、Ge、Ti、Mn、Co、Zn、Be、Cu 等原子取代，其孔径和孔腔也可达到2nm以上。分子筛同时又经历了从低硅到高硅，从无机多孔骨架到金属有机多孔骨架的发展历程。 1、国外分子筛研究开发的简要回顾与展望：分子筛是一种战略新材料 1.1 国外开发进展简要回顾 上世纪50年代（1954年），美国联合碳化学公司（UCC）首次开发出合成沸石分子筛，称为第一代沸石分子筛。 上世纪70年代（1972年），美国Mobil公司的研究人员开发出由Zeolites Socony Mobil缩写命名的ZSM系列高硅铝比沸石分子筛，称为第二代沸石分子筛。 上世纪80年代（1984年），美国联合碳化学公司（UCC）的研究人员将硅元素引入AlPO-4分子筛中合成出一系列磷酸硅铝分子筛（SAPO），称为第三代沸石分子筛。 上世纪90年代（1992年），美国Mobil公司的研究人员采用较长链烷烃或芳烃的季铵盐阳离子表面活性剂作为模板剂首次合成出MCM系大孔径分子筛。 据国际分子筛学会（IZA）的统计：1970年微孔化合物的结构类型共有27种，1978年上升为38种，1988年上升至64种，1996年又上升至98种，2003年已达145种1。截止2005年2月，已达到169种2。由于骨架组成元素的大量扩展（从沸石的1徐如人、庞文琴等著：《分子筛与多孔材料化学》第1章第1页，科学出版社，2004年3月第一版。
纳米氧化铝的研究及应用 [摘要] 纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术，纳米科学与技术将对其他学科、产业和社会产生深远的影响。文章概述了纳米氧化铝的结构、性能、用途、制备等方面，更深入地了解了纳米氧化铝材料，并展望了纳米氧化铝材料的应用前景。 [关键字] 纳米氧化铝结构性能用途制备方法 [前言] 近年来, 纳米氧化铝材料备受到人们普遍关注,其广阔的应用前景引起了世界各国科技界和产业界的高度关注，因此作为21世纪具有发展前途的功能材料和结构材料之一，纳米氧化铝材料一直都是纳米材料研究领域的热点。 1 纳米氧化铝的结构与性质 Al2O3有很多同质异晶体，常见的有三种，即：α- Al2O3、β- Al2O3、γ- Al2O3。除β- Al2O3是含钠离子的Na2O-11Al2O3外,其他几种都是Al2O3的变体。β- Al2O3、γ- Al2O3晶型在1000~1600℃条件下，几乎全部转变为α- Al2O3。 ①α-Al2O3 α- Al2O3为自然界中唯一存在的晶型，俗称刚玉。天然刚玉一般都含有微量元素杂质，主要有铬、钛等因而带有不同颜色。刚玉的晶体形态常呈桶状、柱状或板状，晶形大都完整，具玻璃光泽。α- Al2O3
属六方晶系，氧离子近似于六方密堆排列，即ABAB???二层重复型。在每一晶胞中有4个铝离子进入空隙，下图为α- Al2O3结构中铝离子填入氧离子紧密堆积所形成的八面体间隙。 由于具有较高的熔点、优良的耐热性和耐 磨性，α- Al2O3被广泛的应用在结构与功 能陶瓷中。 ②β- Al2O3 β- Al2O3是一种含量很高的多铝酸盐矿物，它不是一种纯的氧化铝，其化学组成可近似用MeO-6 Al2O3和Me2O-11Al2O3表示（MeO 指CaO、BaO、SrO等碱土金属氧化物；Me2O指的是Na2O、K2O、Li2O）。β- Al2O3(Me2O-11Al2O3)由[NaO]-层和[Al11O12]+类型尖晶石单元交叠堆积而成，氧离子排列成立方密堆积，钠离子完全包含在[Na0]-层平面内，并且可以很快扩散。适当条件下，它具有很高的离子电导率，因而被广泛地应用于电子手表、电子照相机、听诊器和心脏起博器的生产中。 ③γ- Al2O3 γ- Al2O3是最常见的过渡型氧化铝，属立方晶系，为尖晶石结构，在自然界中是不存在的物质。由氧离子形成立方密堆积，Al3+填充在间隙中。γ- Al2O3得密度为3.42～3.62g/ cm3，在1000℃时可以缓慢的转变为α- Al2O3，是水铝矿（Al2O3?H2O或Al2O3?3H2O）或氢氧化铝在加热中生成的过渡氧化铝物质。γ相粒子主要用途是作为催化剂的载体，目前多采用在γ相中添加稀土元素等微量元素来改善它的表面
浙江省新材料产业发展调查报告 一、浙江省新材料产业发展的现状及存在问题 目前材料产业已占全省区域经济总量的16.01％，总体销售规模近200亿元、出现了一批在全国具有“独创性”和“垄断性”的企业和新材料产品，这批企业成长性好，发展后劲足，产品技术含量高。特别是其中的民营企业，通过充分发挥市场机制作用，以高校和科研院所为依托，走产学研联合开发的道路，大力开发生产了一批技术含量高，市场潜力大的新材料产品，与上下游产业相互交融，逐渐形成新的产业链，使产业结构呈现出横向扩展的特色。新材料产业成为我省传统产业改造的重要突破口，在特种金属材料生产、塑料改性、精细化工产品结构调整，建材产品更新换代、轻纺传统工业产品提档升级等方面发挥了重要作用，特别是以纳米材料与技术为代表的新材料的发展，已成为我省产品工业结构调整的重要切入点。我省新材料产业具有几大明显的产业优势： （一）磁性材料：是国内第一大磁性材料生产省份。其中永磁铁氧体（产量占全国64％），稀土永磁材料、软磁铁氧体材料等三大系列有明显的产业竞争优势，东磁集团已成为亚洲最大铁氧体生产企业，产量全国第一。天通股份公司、宁波科达磁性材料公司的软磁铁氧体材料产量位居亚洲前列。随着磁性材料下游IT、汽车、机械等行业迅速发展，具有优异产品性能和广泛应用领域的我省磁性材料产业，发展前景诱人。 （二）电子工业用有色金属材料：我省拥有众多的铜材加工企业，开发成功的高精度电子铜带已成为我国电子工业所需的高导电、高导热、低成本的新型铜基材料，解决了电子工业一直依赖进口的发展瓶颈。 （三）单晶材料：硅材料产业在全国居于领先地位，浙江大学海纳半导体公司将形成近十亿产值的生产规模，成为世界十大硅片供应商；信息产业的基础材料之一——金属酸锂单晶材料的生产，我省也在全国占有重要一席位置。 （四）有机硅材料：以有机硅为基础材料的各类产品如硅橡胶、硅油、硅酮胶、有机硅涂料、有机硅表面活性剂等在我省均有生产。浙江新安化工集团已具有5000吨（在建一万吨）甲基硅烷单体生产能力；杭州之江有机硅化工有限公司生产的硅酮胶，产量达到全国首位，质量与世界名牌GE、道康宁公司产品齐平。 （五）工程塑料：我省是塑料大省，在我省沿海地区形成了塑料加工产业带，并具有全国最大的余姚塑料交易市场，带动了阻燃剂等相关材料及领域的发展。我省有机氟材料产量全国领先。 （六）新型建筑材料：我省建筑新材料产业的规模企业众多，拥有全国最大的钢结构生产基地和混凝土外加剂生产企业，保温节能材料生产在国内也占有重要地位，作为新型墙体材料推广应用的混凝土多孔砖发展迅速，并由我省的相关单位制订混凝土多孔砖的国家标准规范。 （七）纳米材料：浙江省是全国纳米材料产业化最早的省份，目前涉及纳米材料生产与应用开发的企业有数十家，如浙江华特实业集团公司、浙江超微细化工有限公司等，在纳米磁性材料和纳米粉体制备以及纳米材料在高分子、陶瓷、纺织品、涂料、化学电源、电子与功能材料、建筑材料等产业中的应用等方面取得较多的研究成果，实现了产业化。
氧化铝纳米材料+-
沉淀法制备纳米级Al2O3中的团聚控制 学号：姓名： 自从Gleiter等在20世纪80年代中期制得纳米级Al2O3，人们对这一高新材料的认识不断加深并陆续发现它的更多特性。作为一种多功能的超微粒子，纳米Al2O3已广泛应用于结构及功能陶瓷、复合材料、催化剂载体、荧光材料、红外吸收材料等[1]。由于氧化铝陶瓷来源廉价，且具有耐腐蚀、耐高温、高硬度、高强度、抗磨损、抗氧化和绝缘性好等良好特性，在冶金、化工、电子、国防、航天及核工业等高科技领域得到了广泛的应用。制备纳米Al2O3是为进一步制备纳米Al2O3高分子复合材料提供优质原料。如何制备出价格低廉、工艺简单、性能优良的纳米氧化铝粉体一直是国内外研究的热点[2,3]。目前，制备纳米Al2O3粉体主要有固相法、气相法和液相法三大类。固相法操作简单，但生成颗粒粒径难以控制，且分布不均；气相法设备要求严格，操作复杂；液相法成本较低，生产设备和工艺过程简单，生成颗粒纯度高，粒径小且分布均匀，是制备纳米陶瓷粉体最常用的方法[4]。常用的液相法有：溶胶－凝胶法，水热法，微乳液法，沉淀法[5]。本文主要介绍沉淀法制备纳米氧化铝粉体的不同反应体系，并着重介绍了近几年在颗粒细化、减少团聚等研究方面取得的主要进展。 沉淀法就是在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂，得到前驱体沉淀，再经过过滤、洗涤、干燥、煅烧等工艺得到所要的产物。沉淀法因原料成本低，设备及工艺简单，易于工业化，在生产高纯超细氧化铝粉末时有其优势[6]。近年来研究使用的不同反应体系主要有以下三种： （1）铝盐＋碳酸铵体系
a．以硝酸铝为母液，碳酸铵为沉淀剂，其反应方程为： A1(NO3)3+2 (NH4)2CO3+H2O= NH4AlO(OH)HCO3+3NH4NO3+CO2该反应体系在酸性(pH>5)和碱性条件下都可以得到纳米粉体，但在碱性条件下结果较好。两种添加顺序，将A1(NO3)3溶液加(NH4)2CO3溶液或相反，都可以得到碳酸铝胺NH4AlO (OH)HCO3沉淀，在1150℃下煅烧沉淀可得到粒径小于50nm 的粉体[7]。 b．以硫酸铝铵为母液，碳酸氢铵为沉淀剂，其反应方程式为： NH4A1(SO4)2+4NH4HCO3 = NH4AlO (OH)HCO3 +2 (NH4 )2SO4 +3CO2+H2O 这是目前研究最多的反应体系。两种添加顺序也都可以得到沉淀。采用先缓漫滴加碳酸氢铵至稍过量，然后以喷雾混合的方式，可使沉淀过程保持均相，获得平均粒径为30nm 的NH4AlO(OH)HCO3前驱体粉末。喷雾混合方式可使溶液的pH 值迅速上升，有利于晶核形成，而前驱沉淀物的晶核数目越多，产物的粒径就越小[8]。 （2）无机盐+尿素均相沉淀体系 在反应体系中加入尿素.随着温度升高，尿素分解生成沉淀剂 NH4OHCO(NH2)2+3H2O=CO2 +2NH4OH 沉淀剂NH4OH 在溶液中均匀分布，使沉淀均匀缓慢地生成，在沉淀过程中反应容器内一直保持均相。此方法制备的纳米氧化铝具有粒度小、粒径分布窄，制备成本低、工艺简单等优点，但同时由于其沉淀产物主要为氢氧化铝，因此存在较为严重的团聚问题。
纳米氧化铝粉体的制备与应用进展 ＊何克澜,林 健,覃 爽 (同济大学材料科学与工程学院,上海 200092) 摘要:纳米氧化铝粉体在化工、陶瓷等行业拥有广泛的应用前景,不断开发纳米氧化铝材料的新 型制备工艺,对于提高产品质量并不断开拓其应用领域具有重要意义。本文综述了氧化铝纳米 粉体材料的各种制备工艺,并对其近年来最新研究、应用进展进行了阐述和分析。 关键词:纳米氧化铝;制备;应用 中图分类号:T Q 171.6+ 11 文献标识码:A 文章编号:1000-2871(2006)05-0048-05D e v e l o p m e n t o f P r e p a r a t i o n a n dA p p l i c a t i o n o f A l u m i n a N a n o p o w d e r H EK e -l a n ,L I NJ i a n ,Q I NS h u a n g (S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200092,C h i n a ) A b s t r a c t :N o w a d a y s ,a l u m i n an a n o p o w d e r i s c o m m o n l ya n dw i d e l yu s e di nm a n yf i e l d s ,s u c ha s c h e m i c a l i n d u s t r y ,c e r a m i ci n d u s t r y .I t i sv e r yi m p o r t a n t t od e v e l o pn e w t e c h n i q u e so f a l u m i n a n a n o p o w d e r f o r i m p r o v i n g p r o d u c t q u a l i t y a n d e x p a n d i n gt h e i r a p p l i c a t i o n s .T h i s a r t i c l e p r e s e n t e da v a r i e t y o f m e t h o d s f o r p r o d u c i n g a l u m i n a n a n o p o w d e r ,a n de x p o u n d e da n da n a l y z e dr e c e n t r e s e a r c h p r o g r e s s a n d a p p l i c a t i o n s o f a l u m i n a n a n o p o w d e r . K e y w o r d s :a l u m i n a n a n o p o w d e r ;p r e p a r a t i o n ;a p p l i c a t i o n 1 前言 纳米材料是指其一维尺度小于100n m ,且具有常规材料乃至常规微细粉末材料所不具备的许多反常特性的一类材料。纳米氧化铝材料的特殊光电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象、在高温下仍具有的高强、高韧、稳定性好等奇异特性,以及各种纳米粉体材料共有的小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,使其在催化、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。 氧化铝是在地壳中含量非常丰富的一种氧化物。氧化铝有多种晶型,其中α-A l 2O 3属高温稳定晶型,具有较高的熔点和很高的化学稳定性。通常可使用拜尔法和电熔法来生产α-A l 2O 3粉体,此类粉体广泛运用于制备各种氧化铝陶瓷。而具有量子效应的纳米氧化铝粉体还可带来高化学活性、高比表面能、独特光吸收作用等各种优异性能,可广泛应用于冶金、机械、化工等领域 [1,2]。因此研究和开发纳米氧化铝材料的制 备工艺及其应用,具有重要的社会效益和经济价值。 第34卷第5期2006年10月玻璃与搪瓷G L A S S ＆E N A M E L V o l .34N o .5O c t .2006＊收稿日期:2006-03-14
涂层纳米功能材料(一) 摘要：纳米材料复合涂层的结构和特性是纳米科技中的重要研究课题，本文重点讨论了制造技术的新观念，纳米材料的完美定律，涂层材料的发展前景，纳米场发射特性等。进而，讨论重要的物理理论研究的热点-电子强关联体系和软凝聚态问题。展现了涂层材料科学与技术的深刻理论内容和重要的发展前景。 关键词：纳米涂层；场发射；电子强关联；软凝聚态物质2003年在国际和中国都发生了具有突发性的灾难事件，但中国的GDP仍以9.1％的高速度在增长，达到了人民币11.6万亿元，其中第二产业贡献4万多亿元。中国现今的第二产业主要领域是冶金、制造和信息，在世界的地位是大加工厂，也是大市场。在国际竞争中所以有优势是中国的劳动力廉价，这个优势我们能保持多久?我们还注意到与化工有关的产品中，我们的生产效率是国际发达国家的5％，能耗是3倍，环境的破坏是9倍。这就是我们所付出的代价。不论形势如何严峻，21世纪是中华民族振兴的机遇期，制造业绝对是一个极其重要的领域，是个急速发展变化的领域。2003年3月国际真空学会执委会在北京举行，会议上讨论了将原来的冶金专委会改名为“表面工程专委会”，当时也考虑了另一个名字“涂层专委会”，我想用涂层材料更合适，含有继承性和变革性。20世纪70年代曾经说成是塑料年代，此后塑料科技和工业迅速崛起，极大地改变了人类社会。继而是信息时代，通信网、计算机网、万维网、智能网，信息流，日新月异地改变着人类的生活和观念。我们这个时代是高速发展的时代，技术和观念都在与时俱进地改变着。本世纪初兴起了纳米科技，促进其到来的是由于微电子小型化的发展趋势，推动科技发展进入纳米时代1]，不仅电子学将进入纳电子学领域，物理学进入介观物理领域，各类科技，包括生物医学等都在探索纳米结构与特性。涂层和表面改性越来越多地增加了纳米科技的内容，这是一种低维材料的制造和加工科技，将是制造技术的主流，将迅速地改变传统制造技术的方法、理论和观念，作为现今国际上的制造大国，世界加工厂，我们更应该注意研究制造技术的发展和未来。1突破传统制造技术的观念 纳米科技研究的内容主要是在原子、分子尺度上构造材料和器件，测量表征其结构和特性，探索、发现新现象、新规律和应用领域。与我们熟悉传统的相比，纳米材料和器件具有显著的维数效应和尺寸效应。近几年来，在纳米材料制造方面做了大量的研究工作，在纳米粒子粉材的制造，以及材料结构和特性测量、表征上取得了显著成果2～7]。接下来深入到纳米线、纳米管和纳米带的研究8～14]，出现了一些成功有效的制造方法，发现了一些惊人的结构和特性。在此基础上，发展了纳米复合材料的研究，展现了非常有希望的应用前景15～17]。近来人们在纳米科技初期成果的基础上挑战某些产品的传统加工技术，比如Al组件的快速加工。T.B.Sercombe等人报道了快速加工铝(Al)组件的新方法18]，这个方法的主要特征是用快速成型技术先形成树脂键合件，然后在氮气氛中分解其键和第二次渗入铝合金。在热处理过程中，铝与氮反应形成氮化铝骨架，在渗透过程中得到刚体结构。与传统制造工艺相比，这个过程是简单的快速的，可以制造任何复杂组件，包括聚合物、陶瓷、金属。图1是过程示意和原型样品，(a)是尼龙巾镶嵌铝粒子的SEM像，中心有结构细节的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是为还原氧化铝，它将不是铸件中的成分。在尼龙被烧去时，这个结构基本保持不变。(b)是氮化物骨架，围绕Al粒子的一些环状结构的光学显微镜像，再渗入Al时将形成密实结构。(c)是烧结的氮化铝和渗铝组件，小柱的厚为0.5mm其密度和强度都达到了传统铸造技术的水平。他们还制作了公斤重量多种结构的样品。这是一种冶金技术的探索，开辟了一种新的冶金和制造技术途径。 2纳米材料的完美定律 描述材料结构的常用术语是原子结构和电子结构。原子结构的主要参量是晶格常数、键长、键角；电子结构的主要参量是能带、量子态、分布函数。对于我们熟悉的宏观体系，这些参量多是确定的常数，但对于纳米体系，多数参量随着原子数量的改变而变化。这是纳米材料
纳米氧化铝的制备与应用 作者：XXX 摘要：纳米技术日新月异，纳米材料科学也不断的进步。纳米氧化铝作为纳米材料的一员，因其特殊的性能成为一种用途广泛的纳米材料，其制备方法不断涌现，其应用范围也不断拓展，已逐渐成为重要的无机纳米材料。对纳米氧化铝的制备方法与应用的领域做进一步的研究，有着十分重要的经济意义和现实意义。本文主要介绍了纳米氧化铝的制备方法和应用现状，并对其研究前景作了简要展望。 关键词：纳米氧化铝，制备，应用 引言 纳米氧化铝是一种尺寸为1~ 100nm的超微颗粒, 具有强的体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应, 在光、电、热力学和化学反应等许多方面表现出一系列的优异性能, 广泛用作精细陶瓷、复合材料、荧光材料、湿敏性传感器及红外吸收材料等[1,2]。自80年代中期Gleiter 等制得纳米级Al2O3粉末以来, 人们对这一高新材料的认识不断加深并发现其中有许多特性, 本文试对其制备方法与应用研究取得的进展作一综述。 1 纳米Al2O3的制备技术 目前纳米Al2O3的制备方法可归纳为固相法、气相法和液相法三大类, 但随着科技的不断发展和对不同物理、化学特性超微粒的需求, 在上述三类方法的基础上又衍生出许多新的技术。 1. 1 气相合成法 气相法制备高纯超细粒子氧化铝主要采用化学气相沉积法( Chemical Vapor Deposition法) , 是以金属单质、卤化物、氢化物或有机金属化合物为原料, 通过气相加热分解和化学反应合成微粒。 1. 1. 1 火焰CVD[ 3, 4] 借助惰性气体将反应物送进反应室中, 燃料气体的火焰将反应物蒸发, 气态反应物被氧化成粒径为10~50nm的超细高纯氧化铝粉末。反应物母体为金属铝的碳水化合物、氧化铝; 氧化剂为氧气; 产生火焰的燃料气体是氢气、甲烷、乙烯、乙炔或它们的混合气体, 并用惰性气体稀释; 所用燃烧炉是逆流扩散火焰燃烧炉。美国Chen Y J[5]等利用此法制备出粒径为30~ 50nm的无团聚氧化铝纳米粒子。 1. 1. 2 激光热解CVD法 意大利的E Borsella[6]利用三甲基铝Al(CH3) 3和N2O作为气相反应物, 加入C2H4作为反应敏化剂,采用CO2激光( C2H4在CO2激光发射波长处有共振吸收) 加热进行反应, 然后在1200~ 1400 下进行热处理成功地合成了粒径为15~ 20nm的Al2O3粒子。经X射线衍射、电镜和BET表面积测试, 粉末主要为球形单晶纳米粒子。 1. 1. 3 激光加热蒸发CVD法 日本专利[ 7]提出氧化铝陶瓷( 纯度为99. 99%)作为蒸发源, 放在一个压力为0. 01Pa的真空泵中,通O2、CO或CO2, 使压力保持在15Pa左右, 用CO2激光照射氧化铝陶瓷使之蒸发, 蒸发出的氧化铝在气体中迅速冷却得到超细高纯氧化铝。Bharti[ 8]用此法制备20~ 30nm的氧化铝球形粒子。该方法具有能量转换效率高、粒子大小均一、不团聚、粒径小、可精确控制等优点, 但成本高、产率低、难以实现工业化生产。 1. 2 液相合成法
催化剂纳米三氧化二铝的简单介绍 来源：万景纳米导报 三氧化二铝用作催化剂和催化剂载体，因其具有特殊的结构和优良的性能，使之在许多催化领域，特别是在石油的催化转化过程中得到了广泛的应用. 因此，人们对氧化铝的制备、结构和性能等方面的研究也日益深入. 在石油的催化转化方面，近年来由于重渣油加工技术的开发，对加工过程中的催化剂载体氧化铝又提出了许多新的要求. 例如，渣油的加氢脱硫和脱金属要求适中的表面积及一定比例的大孔和小孔分布；加氢脱氮催化剂则要求能均匀负载高金属含量的高比表面积、大孔体积及适当比例的中、小孔结构 三氧化二铝作为催化剂或载体主要是利用三氧化二铝良好的孔径分布、较大的孔容和比表面积以及多种晶型的不同性能。随着石油炼制、石油化工的发展，金属氧化物大量用作固体催化剂，特别是70年代后，三氧化二铝在化工中的作用显得特别突出，广泛用于石油精炼、汽车尾气处理、氮氧化物的除去、加氢催化剂、重整反应、光催化等。 传统的三氧化二铝以各种晶相形式存在，适合作为工业催化剂、催化剂载体、吸附剂和离子交换剂，其中γ-A12O3和β-A1203是最重要的固体酸催化剂。但由于某些缺陷(如:孔径分布较宽等)，传统三氧化二铝的应用受到了一定的限制。介孔三氧化二铝（VK-L20Y）则由于其孔道形状和大小可以调节等优越的性能有望能更加广泛地应用于催化剂及其载体领域。以多孔三氧化二铝（VK-L20Y）为代表的无机膜以其优异的机械性能以及对溶液pH值、氧化和温度的超强耐受性，在污染防治、资源利用和污水处理领域受到了人们的广泛关注。NiinaLaitine年等研究了用三氧化二铝（VK-L20Y）膜处理生物处理后的水，获得了比较理想的效果。此外，采用多孔A12O3膜分离钢铁工业废水、油田采出水、生活污水均取得了较满意的结果在α型氧化铝（VK-L30）的晶格中，氧离子为六方紧密堆积，Al3+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心，晶格能很大，故熔点、沸点很高．α型氧化铝不溶于水和酸，工业上也称铝氧，是制金属铝的基本原料；也用于制各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器；还可作研磨剂、阻燃剂、填充料等；高纯的α型氧化铝（VK-L30）还是生产人造刚玉、人造红宝石和蓝宝石的原料；还用于生产现代大规模集成电路的板基 同传统的A12O3比较，三氧化二铝（VK-L20Y）具有孔隙率高、孔径分布窄、比表面积高的结构特点，具有良好的吸附性能、表面酸性及热稳定性，有望成为优良的