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沉淀剂和pH值对共沉淀法制备介孔铈锆铝材料织构性能的影响摘要：用并流滴定沉淀法制备了铈锆铝合金,并利用在高温下的实验,探讨了各种沉淀剂的滴定率对材料比表面积和孔径的影响,发现在 pH为9~10的条件下，试样比表面积和孔容最大，耐候性最好，1000℃下，试样比表面积95㎡/g，孔容为0.31 ml/g，孔径为10.2 nm。
关键字：沉淀剂；ph值；铈锆铝材料引言在汽车排气系统中，氧气储存和氧化铝质是一种非常有效的催化剂。
传统的汽车尾气催化剂制备方法是先将以上两种物质分别配制，再以不同的配比制成一种新型的混合载体，再用贵金属与助剂与其结合，从而得到一种新型的催化剂。
但是，该工艺存在着一定的缺陷：将两种原料分开，再进行混合，再加载，需要较长的准备时间、条件和重现性；结果表明，两者之间的配合效果不佳。
若能同时制备出高温、高比表面积、高贮氧性能的材料，可同时解决这两种材料的不足。
目前，有多种制备氧气的方法。
例如，用共浸渍法制备的CeO2-ZrO2-A1203（CZA）在1000℃锻烧4 h后，会产生富铈、富锆、氧化铝等。
研究人员利用改良的盐-凝胶法制备了铈-氧化锆的 CZA，经5小时锻烧，得到了71m2/g的比表面积。
研究结果表明，该材料具有较好的催化活性。
目前，共沉淀法因其工艺简单、成本低、控制方便、对环境友好等特点而成为一种比较理想的方法。
以碳纳米管、碳纳米棒为例，采用共沉淀法合成了二氧化锆、氧化铝。
ZrO2与Al203的相对含量在某种程度上呈固溶体共存，各成分的固溶体为一种分散于第2组分表面的一种，这就是所谓的“单层分散”现象；科学家们用共沉淀法制备出了一种具有100nm的均匀粒子，即Al203材料；在此基础上，科学家们采用共沉淀法制备出了具有纳米尺度的锆铈锆，并对其进行了微细颗粒的调控。
可见，共沉淀法是一种非常适合于制备各种物质的方法，它能使各个组分迅速、均匀地沉淀。
不同的生产工艺条件会使所制得的物料特性发生很大的变化，也就是说，可以通过改变生产工艺来生产出不同属性的物料。
氧化铝的工艺流程氧化铝（Al2O3）是一种重要的无机化合物，广泛应用于陶瓷、磨料、耐火材料等工业领域。
以下是氧化铝的工艺流程。
首先，氧化铝的原料主要是铝矾土（Al2O3·nH2O）。
将铝矾土经过筛分、破碎等预处理工序，去除其中的杂质和石英等掺杂物，得到纯净的铝矾土粉末。
接下来，将铝矾土与酸溶液进行浸提反应。
通常使用硫酸（H2SO4）作为溶液，将铝矾土与稀硫酸反应，生成硫酸铝（Al2(SO4)3）。
这一步是将Al2O3从矿石中分离出来的关键过程。
该反应在酸解釜中进行，加热、搅拌，使溶解反应更加充分。
然后，将稀硫酸溶液进行中和反应。
通过加入适量的碱溶液（如氢氧化钠、氢氧化铵等），将硫酸铝溶液中的铝离子与碱反应，生成沉淀。
经过过滤、洗涤等处理，得到含有氧化铝的湿沉淀。
湿沉淀经过脱水干燥处理，可得到氧化铝的粉末。
干燥过程通常使用高温烘干炉进行，将湿沉淀加热至适当的温度，脱除其中的水分。
接着，粉末经过细磨处理，将颗粒尺寸进一步缩小。
细磨可以采用湿法磨机或者球磨机，通过研磨和混合作用，使氧化铝粉末的粒径更加均匀细小。
最后，对细磨后的氧化铝粉末进行煅烧处理，使其晶体结构发生改变，并提高其物理和化学性能。
煅烧温度通常在1000℃以上，持续时间可根据需要进行调整。
经过以上工艺流程，我们可以得到高纯度、细小颗粒、优良性能的氧化铝粉末。
氧化铝粉末在后续的加工过程中，可以通过压制、烧结等方法得到所需的陶瓷、磨料等产品。
总之，氧化铝的工艺流程主要包括原料处理、溶解、沉淀、干燥、研磨和煅烧等步骤。
每个步骤都需要精确控制条件和质量，以确保最终得到优质的氧化铝产品。
下列两种方案制备氢氧化铝介绍氢氧化铝（Al(OH)3），是一种白色颗粒状粉末，具有重要的工业应用。
氢氧化铝在许多领域中被广泛使用，例如制造铝材、药品、化妆品和防火材料等。
本文将介绍两种常见的制备氢氧化铝的方案。
方案一：碱法制备氢氧化铝碱法制备氢氧化铝是最常见的制备方法之一，该方法利用氧化铝与碱反应生成氢氧化铝。
具体步骤如下：1.原料准备：准备氧化铝和碱溶液。
氧化铝可以通过铝粉与氧气在高温下反应得到，然后将氧化铝粉碾碎成细粉。
碱溶液可以使用氢氧化钠或氢氧化铵溶解于适量的水中。
2.反应：在搅拌条件下，将碱溶液逐渐滴入氧化铝粉中，同时保持反应温度在适宜的范围内。
反应过程中需要控制反应速度和温度，以避免副反应的发生。
3.沉淀与分离：反应完成后，得到含有氢氧化铝的悬浊液。
该悬浊液需要进行沉淀与分离，可以通过沉淀剂加入悬浊液中，使得氢氧化铝沉淀出来。
然后进行过滤或离心等操作，分离出固体的氢氧化铝。
4.洗涤与干燥：分离出的固体氢氧化铝需要通过洗涤和干燥来去除杂质和水分。
可以使用稀酸溶液进行洗涤，然后进行烘干或干燥处理，得到纯净的氢氧化铝产品。
方案二：沉淀法制备氢氧化铝沉淀法制备氢氧化铝是另一种常用的制备方法。
该方法以铝盐溶液与碱发生反应生成氢氧化铝沉淀。
具体步骤如下：1.原料准备：准备铝盐溶液和碱溶液。
铝盐溶液可以使用铝硝酸或铝酸盐等铝盐溶解于适量的水中。
碱溶液可以使用氢氧化钠或氢氧化铵溶解于适量的水中。
2.反应：将铝盐溶液和碱溶液混合，通常需要控制pH值在一定范围内。
在搅拌条件下，加入碱溶液，使得氢氧化铝沉淀出来。
反应过程中需要控制反应速度和温度，以避免副反应的发生。
3.沉淀与分离：反应完成后，得到含有氢氧化铝沉淀的悬浊液。
该悬浊液需要进行沉淀与分离，可以通过沉淀剂加入悬浊液中，使得氢氧化铝沉淀出来。
然后进行过滤或离心等操作，分离出固体的氢氧化铝。
4.洗涤与干燥：分离出的固体氢氧化铝需要通过洗涤和干燥来去除杂质和水分。
均匀沉淀法制备Al_(2)O_(3)负载的铜基催化剂及其催化合成
吗啉的研究
任超;邹昀;周延;何瑞宁;童张法
【期刊名称】《现代化工》
【年(卷),期】2024(44)4
【摘要】以尿素为沉淀剂,通过均匀沉淀法制备了Al_(2)O_(3)负载的铜基催化剂。
利用XRD、SEM和H_(2)-TPR等手段对催化剂进行表征,并考察活性组分铜镍摩尔比、载体质量分数和尿素摩尔分数对其催化合成吗啉的影响。
结果表明,铜镍摩尔比为3∶1、载体质量占催化剂质量的40%、尿素物质的量占金属硝酸盐物质的量的5.25倍时,所制备催化剂具有最高的催化性能。
相比于商品催化剂,均匀沉淀法制备的催化剂具有更低的还原温度、更小的平均粒径、疏松的表面结构和优良的稳定性。
【总页数】6页(P122-127)
【作者】任超;邹昀;周延;何瑞宁;童张法
【作者单位】广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TQ426.6
【相关文献】
1.共沉淀法制备CO2合成甲醇铜基催化剂的性能研究
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催化乙炔选择性加氢性能4.CeO_(2)-Al_(2)O_(3)复合载体负载Ni基催化剂催化COx共甲烷化性能5.Al_(2)O_(3)-TiO_(2)复合氧化物负载的钴基催化剂光热费托合成性能研究
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3 铝铁分离技术研究现状3.1 沉淀法沉淀法按所加药剂的性质分为无机沉淀法和有机沉淀法。
对于无机沉淀法，一种方法是加入碱性药剂控制溶液的pH 值，依据溶液中绝大部分的Al 3+ 和Fe 3+ 生成各自氢氧化物沉淀时的PH 值不同的实验事实，依次将沉淀过滤实现分离。
第二种方法是加入能与铝、铁发生选择性沉淀反应的无机盐沉淀剂，将生成的沉淀加以过滤实现分离。
如果溶液中存在Fe 2+，沉淀前要先加入氧化剂将Fe 2+氧化成为Fe 3+。
E.Y. Seo 等研究了矿山酸性废水中铁、铝的回收工艺。
结果表明：铁和铝回收率分别为99.2%～99.3%和70.4%～82.2%，对应的pH 值分别为4.5和5.5。
由于铁、铝发生沉淀的pH 区间部分重合，因此中和过程中不可避免会发生共沉淀现象，影响分离效果。
为了制约共沉淀的发生，Leonard Ginsburg 等将两阶段沉淀技术应用于铝铁分离，以高碘酸盐为沉淀剂在极稀的硝酸均相溶液中定量沉淀铁。
结果表明：在溶液pH 为1.1或1.2且铁、铝的浓度分别不超过0.66g/L 和 0.56g/L 条件下，二者的分离效果良好。
有机沉淀法主要是选择特定的有机络合剂与Fe 3+进行络合反应生成沉淀，而与铝不发生沉淀反应或者反应时间较长，沉淀经过滤后实现铝、铁分离。
Leo Lehrman 等以六次甲基四胺(CH 2)6N 4作为沉淀剂分离铁铝，铁能完全沉淀，而铝不发生反应。
Robert B. Barnes 等利用黄原酸铝盐沉淀的生成比黄原酸铁盐需要更长的时间的事实，在pH 值不小于3.5且搅拌的条件下，将水溶性的烷基黄原酸盐(与铁的质量比大于5.2)加入到含铁的硫酸铝溶液中，在形成黄原酸铝之前及时将黄原酸铁沉淀过滤出来，Fe 3+的去除率达到99%。
沉淀法除铁工艺简单，但沉淀物过滤困难且共沉淀反应难以避免。
3.2 萃取法萃取法除铁是目前研究的热点，其主要机理是利用Fe 3+在互不相容的水相和溶有萃取剂的有机相中的溶解度或分配系0 引言近年来，以粉煤灰为原料的酸法提取氧化铝工艺成为国内研究的热点，得到快速发展并开始进入工业化阶段。
氧化铝的湿法工艺和设备全文共四篇示例，供您参考第一篇示例：引言：氧化铝是一种重要的工业原料，广泛应用于陶瓷、电子、化工等领域，在现代工业中具有重要的地位。
氧化铝的生产工艺中，湿法工艺是一种常用的生产方法。
本文将重点讨论氧化铝的湿法工艺及相关设备，以期为相关领域的专业人士提供参考。
正文：一、湿法工艺的基本原理氧化铝的湿法生产工艺是指通过浸出、沉淀和煅烧等过程，将铝矿石中的氧化铝物质转化为氧化铝产品的过程。
其基本原理为：将铝矿石与碱性溶液或酸性溶液进行反应，使得氧化铝物质溶解或转化为可沉淀的氢氧化铝，再通过沉淀、过滤、洗涤等步骤得到氢氧化铝粉末，最终通过煅烧得到氧化铝成品。
二、湿法工艺的工艺流程湿法生产氧化铝的工艺流程一般包括浸出、沉淀、过滤、煅烧等步骤。
将铝矿石与碱性溶液或酸性溶液进行浸出，萃取出氧化铝物质；然后通过控制溶液的温度、酸碱度等条件，使氧化铝物质转化为氢氧化铝的沉淀物；接着，对沉淀物进行过滤、洗涤，得到氢氧化铝粉末；将氢氧化铝粉末进行煅烧，得到氧化铝成品。
三、湿法生产氧化铝的设备1. 浸出设备：包括浸出槽、搅拌器等，用于将铝矿石与溶液充分接触，实现氧化铝物质的浸出。
2. 沉淀设备：通常采用搅拌沉淀槽或沉淀槽，用于控制溶液的温度、酸碱度，实现氧化铝物质的转化和沉淀。
3. 过滤设备：主要包括真空过滤机、压力过滤机等，用于对氢氧化铝的沉淀物进行分离和固液分离。
4. 煅烧设备：采用煅烧炉或回转窑等设备，对氢氧化铝进行高温煅烧，转化为氧化铝成品。
结论：湿法工艺是一种常用的氧化铝生产方法，其工艺流程相对成熟，设备齐全。
随着技术的不断进步，湿法工艺及相关设备也在不断改进和优化，以满足市场对氧化铝产品的需求。
希望今后能够更加注重环保和能源节约，进一步推动氧化铝湿法工艺及设备的可持续发展。
第二篇示例：引言氧化铝是一种重要的工业原料，广泛应用于陶瓷、金属铸造、电子材料等领域。
而氧化铝的湿法生产工艺和相关设备是实现工业化生产的关键环节之一。
氧化铝生产工艺氧化铝（Al2O3）是一种重要的无机化合物，广泛应用于陶瓷、耐火材料、电子材料等领域。
以下是氧化铝的生产工艺的详细介绍。
传统的氧化铝生产工艺是以铝矾土作为原料进行加热处理，经过浸提、晒干、碱熔融、过滤、酸沉淀、洗涤、干燥、活化烧结等工序，最终得到氧化铝产品。
这种传统工艺的主要问题是能源消耗大、生产周期长、产品质量难以保证等。
因此，近年来逐渐发展了新型的氧化铝生产工艺，以提高生产效率和产品质量。
悬浮法是目前最常用的氧化铝生产工艺之一。
该工艺是以铝矾土和碱作为原料，通过高温、高压条件下的反应得到氧化铝。
具体步骤如下：1. 铝矾土的预处理：将铝矾土进行粉碎、干燥处理，去除其中的杂质和水分。
2. 浸提：将预处理后的铝矾土与盐酸或硫酸等溶液进行浸提，使铝矾土中的氧化铝溶解出来。
3. 沉淀：将浸提液与氢氧化钠等碱液进行反应，使溶液中的铝形成氢氧化铝沉淀。
4. 过滤洗涤：将氢氧化铝沉淀进行过滤和洗涤，以去除其中的杂质。
5. 干燥：将洗涤后的氢氧化铝进行干燥，以去除其中的水分。
6. 煅烧：将干燥后的氢氧化铝进行煅烧处理，使其转化为氧化铝。
煅烧温度通常在1000-1200℃之间，时间约为1-2小时。
7. 洗涤：将煅烧后的氧化铝进行洗涤，以去除其中的残留物。
8. 干燥：将洗涤后的氧化铝进行干燥，使其达到所需的水分含量。
9. 活化烧结：将干燥后的氧化铝进行活化烧结处理，以改善其物理性能。
活化烧结温度通常在1300-1500℃之间。
通过悬浮法生产的氧化铝具有高纯度、均匀性好、颗粒细小等特点，广泛应用于电子材料、陶瓷等高新技术领域。
除了悬浮法，还有其他一些氧化铝生产工艺，如凝胶法、溶胶-凝胶法等。
这些工艺使用的原料和反应条件不同，但原理基本相同，都是通过化学反应将铝矾土中的氧化铝提取出来，并经过一系列工序得到氧化铝产品。
总之，氧化铝生产工艺是一个复杂的过程，涉及多个工序和各种化学反应。
通过不断改进和创新，使得氧化铝的生产效率和产品质量得到了显著提高。
氧化铝在铸造铁中的应用研究一、引言氧化铝是一种常见的陶瓷材料，具有高温稳定性、耐腐蚀性和机械强度等优良性能。
在铸造铁中的应用也越来越广泛，可以提高铸件表面质量和机械性能等方面的指标。
本文将从氧化铝在铸造铁中的应用原理、制备方法和应用效果三个方面进行详细介绍。
二、氧化铝在铸造铁中的应用原理1.提高浇注温度：氧化铝具有良好的导热性和热稳定性，可以吸收并迅速传递浇注过程中产生的热量，从而提高浇注温度，有利于减少冷态组织缺陷。
2.改善流动性：氧化铝具有一定的流动性，在液态金属中可以形成分散相，改善液态金属的流动性，减少金属液体在浇注过程中产生的振捣现象。
3.提高抗氧化能力：氧化铝在高温下不易被还原为金属氧化物，可以有效地防止金属液体被氧化，提高铸件的抗氧化能力。
4.改善铸件表面质量：氧化铝可以形成一层致密的氧化膜，防止金属液体与模具接触，减少气孔和夹杂物的产生，从而改善铸件表面质量。
三、氧化铝在铸造铁中的制备方法1.机械混合法：将氧化铝粉末与熔融金属混合后进行浇注。
该方法简单易行，但需要掌握好混合比例和浇注温度。
2.溶胶-凝胶法：将氧化铝溶解在适当的溶剂中，加入适量的硝酸盐等沉淀剂后进行凝胶反应。
该方法制备出来的氧化铝颗粒均匀、分散性好，在浇注过程中不易聚集。
3.电解还原法：将含有氧化铝离子的电解液进行电解还原得到纯度较高的氧化铝颗粒。
该方法制备出来的氧化铝颗粒细小、纯度高、分散性好。
四、氧化铝在铸造铁中的应用效果1.提高铸件表面质量：加入适量的氧化铝可以有效地减少气孔和夹杂物的产生，改善铸件表面质量。
2.提高机械性能：氧化铝可以形成均匀分散的颗粒，增加了金属液体的流动性，从而提高了铸件的机械性能。
3.提高抗氧化能力：由于氧化铝可以防止金属液体被氧化，加入适量的氧化铝可以提高铸件的抗氧化能力。
4.提高浇注温度：由于氧化铝具有良好的导热性和热稳定性，加入适量的氧化铝可以提高浇注温度，有利于减少冷态组织缺陷。
超细氧化铝粉体制备方法概述摘要：超细氧化铝粉体的制备方法制备通常使用无机盐、金属醇盐为原料，用气相法或液相法合成，现对相关合成方法、存在的优缺点进行介绍关键词：超细氧化铝；合成方法；α-Al2O3超细氧化铝，亦称纳米氧化铝，通常泛指粒径约在50-500纳米范围内的氧化铝粉体，其属于微观粒子与宏观物体的过渡区域，与一般氧化铝相比，显著特点是具有表面效应和体积效应。
超细氧化铝在催化材料、功能材料、复合材料、光学材料、精细陶瓷材料及冶金和医学生物方面有着广阔的应用前景。
目前超细氧化铝粉体的制备方法制备通常使用无机盐、金属醇盐为原料，用气相法或液相法合成，现对相关合成方法进行介绍。
1.气相反应法气相反应法是通过等离子体、激光、电子束或电弧等方式加热将物质变成气体，使之在气体状态下发生化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成超细粉。
1.1 激光诱导气相沉积法（LICVD法）激光诱导气相沉积(Laser Induced Chemical Vapor Deposition)法是利用反应气体分子对特定波长激光束的吸收而产生热解或化学反应，经成核生长形成超细粉末。
整个过程实质上是一个热化学反应和晶粒成核与生长过程。
LICVD法通常采用二氧化碳激光器，加热速度快，高温驻留时间短，冷却迅速，因此可获得粒径小于10nm的均匀纳米粉体。
如G.P. Johnston等[1]利用LICVD法合成了粒度为5~10nm的球形氧化铝粉体;意大利的E. Borseua等[2]用二氧化碳激光加热反应气体得到了粒径为15~20nm 的球形α-Al2O3颗粒。
1.2 等离子体气相合成法（PCVD法）等离子体气相合成(Plasma Chemical Vapor Deposition)法是纳米陶瓷粉体制备的常用方法之一。
它具有反应温度高、升温和冷却速度快的特点，PCVD法又可分为直流电弧等离子法、高频等离子法和复合等离子法。
采用PCVD法可制得粒径为50nm的γ-Al2O3[3];粒径为20 -40nm的δ-Al2O3[4]；粒径为5~150nm 的无定形γ-Al2O3。
均匀沉淀法制备氧化铝实验方案 实验项目名称：均匀沉淀法制备氧化铝 1.1实验目的 1.1.1目的： （1）通过铝盐与沉淀剂的沉淀反应，掌握均匀沉淀法制备氧化铝的过程。 （2）了解制备氧化铝的步骤和原理。 （3）熟悉过滤，蒸馏等实验操作。 1.1.2要求：学习并熟练掌握制备氧化铝的原理及方法。 1.2实验 1.2.1实验原理 均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来。此时,加入的沉淀剂不是立刻与被沉淀组分发生反应,而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢地生成。其优点之一是构晶离子的过饱和度在整个溶液中比较均匀,所以沉淀物的颗粒均匀而致密.便于过滤洗涤。同时,它可以避免杂质的共沉淀,这样得到的粒子粒径分布均匀。 铝的无机盐或AlCl3溶于水发生水解反应,生成Al(OH)(H2O)52+、AI(OH)2(H2O)4
+
和Al(OH)3(H2O)3等多级水解产物,溶液的pH值一般在3~4之间。提高溶液的pH值会促进Al（NO3）3或AlCl3溶液的水解。(CH2)6N4在水溶液中发生水解反应:
这是一个吸热反应,(CH2)6N4的分解速度随温度升高迅速增加,但在室温条件下其分解程度很小,20℃时溶液的pH值接近9。这一特性使适当浓度的(CH2)6N4
水溶液可以与Al（NO3）3或AlCl3溶液在常温下均匀混合,得到透明溶胶而不产生
沉淀。当温度上升后, (CH2)6N4分解加剧,生成大量OH一,原位催化Al（NO3）3或AlCl3溶液水解,形成的氢氧化铝胶粒同时均匀成长,胶粒长大到一定尺寸,彼此间通过氢键结合成网络结构,就形成了透明的凝胶。氢氧化铝凝胶经干燥、锻烧后可制得纳米氧化铝粉体。其反应机理可用下面的反应方程式表达:
1.2.2实验药品 1）氯化铝 2）硝酸铝 3)六次甲基四胺 4)聚乙二醇 规格:分析纯;性状:白色蜡状颗粒,受热溶化为液体,溶于水和乙醇; 5)聚乙二醇 规格:MW400,分析纯;性状:无色液体,溶于水和乙醇; 6)去离子水,自制。 1.2.3实验器材 1）玻璃仪器:烧杯、量筒、容量瓶、滴定管、布氏漏斗等 2）PH试纸 3）恒温加热磁力搅拌器 4）冷冻干燥机。 5）恒温水浴锅。 6）硅碳棒马弗炉。 1.2.4均匀沉淀一冷冻干燥法制备纳米氧化铝粉体的实验方法
实验步骤 1.将分析纯Al（NO3）3·9H2O和(CH2)6N4分别用去离子水配成2.0mol/L的溶液。在室温下,其pH值分别为1.00和9.00。 2.在1000ml的烧杯中倒入200ml2.0M的Al（NO3）3溶液,并加入各100mg的PEG6000和PEG400作为分散，以减少沉淀反应时团聚体的产生。用磁力搅拌器强烈搅拌,缓慢滴加400ml2.0M的(CH2)6N4溶液,滴定速度控制在5ml/min左右。 3. 3.定完毕后,溶液的pH值为4.14,继续搅拌20min,溶液变成澄清透明的溶胶。此时,溶胶的pH值为3.95。 4.将所制得的溶胶移入水浴恒温锅中,在50℃下水浴加热30min,溶胶即可变成凝胶。凝胶自然冷却后,在冷冻干燥机上冷冻干燥。干燥后的凝胶粉末,在不同的温度下锻烧1h,用不同的检测方法对其性能进行表征。 此实验方法的操作流程如图1-1所示: 图1-1均匀沉淀-冷冻干燥法制备纳米氧化铝的操作流程图 1.3实验结果与讨论
1.3.1沉淀法的理论基础 沉淀法的理论基础主要涉及到核的形成和生长两个过程固相颗粒从液相中析出并形成是由两个过程构成的。一是核的形成过程,即溶液处于过饱和的介稳态时,由于分子或离子的运动,某些局部区域的分子凝聚而形成集团,这种分子集团称为胚芽,它是不稳定的。它可能聚集更多的分子而生长,也可能分解消失,只有当体积达到一定程度后才能稳定下来而不消失,此时称之为晶粒。由Klevin公式
及饱和度条件可知，只有当或成立时，晶粒有可能出现。 其中E一晶粒生长时供给扩大固体表面的能量 σ一液固界面张力 M一溶质的分子质量 p一溶质颗粒的密度 S一溶液的过饱和度 r一晶粒半径 根据化学反应动力学理论,晶粒的生成速率(形核速率)为:
式中k一反应速率常数 由上式可以看出,晶粒的生成速率对过饱和度S十分敏感,S愈大,界面张力口愈小,则晶粒生成的所需活化能愈低,晶粒的生成速率(形核速率)愈大。另一过程是核的生长过程,即在过饱和溶液中形成晶粒以后,溶质在晶粒上不断地沉积,使晶粒不断长大。晶粒线性生长速率可用下式表达:
式中A、B均为与系统性质有关的常数,△Gv是固态分子的自由能变化。当晶粒的生成速率小于其生长速率时,有利于生成大而量少的粗粒子;当晶粒的生成速率大于其生长速率时,有利于微细颗粒的形成。因此,为了获得超细纳米粒子须保证晶粒的生成速率大于其生长速率。为了从液相中析出大小均匀一致的固相微粒,必须使成核和生长这二个过程分开,以便使己形成的晶核同步地长大,并在生长过程中不再有新核形成。如图1- 2所示,在整个成核和生长过程中液相内与析出物相应的物质的浓度是变化的。在阶段Ⅰ,浓度尚未达到成核所需求的最低过饱和浓度C*min因此无晶核生成。当液相中溶质浓度超过C端。后即进入成核阶段Ⅱ。阶段Ⅲ是生长阶段。为使成核与生长尽可能分开,必须使成核速率尽可能高而生长速率适当地慢。这样便可尽量压缩阶段Ⅱ。若Ⅱ过宽,则在该阶段不仅成核,同时伴随核的生长。另外,在阶段Ⅲ必须使浓度始终低于C*min。,以免引起新的核生成,同时又必须使浓度保持在饱和浓度Cs之上直至生长过程结束。
图1-2从溶液中析出固相微粒时溶质浓度的变化 1.3.2凝胶化过程的影响因素 1.3.2.1反应物浓度的影响
根据上面的理论分析,溶液的过饱和度增大,晶粒的成核速率会增快。虽然过饱和度增加的同时也有利于晶核的生长,但随着过饱和度的进一步提高,成核速率的增长占主导地位,因此,在溶液中析出的纳米氧化物粒径就会细小。均相沉淀法制备氧化铝凝胶时,溶液中的A13+浓度、OH一的浓度决定了溶液的过饱和度。根据AlCl3·6H2O(或Al（NO3）3·9H2O)在常温时的溶解度以及文献中的实验结果,本实验中无机铝盐（AlCl3·6H2O和Al（NO3）3·9H2O)和六次甲基四胺的初始浓度均采用2.0mol/L。
1.3.2.2反应物配比的影响 当反应物浓度一定时,(CH2)6N4/Al3+(摩尔比)越大,溶液中OH一的浓度就越大,溶液的过饱和度增加,这样就有利于生成微细胶体粒子。同时,过量的(CH2)6N4还能保证在一定的反应时间内与反应物Al3+充分反应,这样可以提高产物收率。实验中发现,反应物配比,(CH2)6N4/Al3+(摩尔比) (反应物原始浓度均为2M)对溶液的溶胶一凝胶化过程影响很大,其结果如表1-1所示。
表1-1反应物配比对凝胶化过程的影响 根据上面的试验结果,反应物配比(摩尔比)取2:1较合适。 1.3.2.3反应温度的影响 反应温度对沉淀剂的水解反应速率影响很大,从而强烈地影响到沉淀剂的生
成速率。(CH2)6N4的分解是一个吸热反应,其分解速率随温度升高迅速增加。温度与凝胶化时间的关系如图1-2所示,可以看出,凝胶化时间随温度上升急剧下降,在大于50℃后,其凝胶化时间变化己趋于平缓。同时,温度过高,则由于NH3的挥发过多,造成原料的利用率下降。所以,实验中水浴加热温度选在50℃。
图1-3温度与凝胶化时间的关系图 1.1.2.4反应时间的影响
为了使(CH2)6N4充分发生水解反应,提高反应物的利用率,就必须使凝胶化反应维持一定的时间。但是,水浴加热反应时间过长,会引起纳米粒子的再生长,造成微粒粒径变大,其粒度分布范围变宽。实验中发现,当在50℃水浴加热时间大于30min后,凝胶开裂现象严重。结合文献的实验结果,凝胶化时间以50℃水浴加热30min较为合适。 1.3.2样品的物相分析 图1-4样品的XRD图 图1-4E为样品E的XRD图谱。曲线1为样品E冷冻干燥后的粉末的XRD图谱,曲线中出现的衍射峰主要是几种有机物的峰值叠加的结果,仅凭XRD图谱,还难以鉴定其具体的物质组成。曲线中没有出现Al(oH)3晶体的特征衍射峰,但XRD谱线宽化现象严重,应是无定形Al(OH)3沉淀引起的。曲线2为样品E经600℃X1h热处理后的粉末的XRD图谱,从中可以看出,此时粉体是无定形的。曲线3为样品E经1150℃X1h热处理后的粉末的XRD图谱,此时粉体中出现的晶相是单一的α-A1203晶相。 样品E在1150℃锻烧后,粉体只有一个主晶相α-A1203。从θ- A1203向α-A1203
晶型转变温度比理论上的转变温度1200℃要低约50℃。据文献报道,其主要原因
是由于NH4NO3的存在引起的。在实验E中, NH4NO3没有洗涤除去,而是和前驱体一起锻烧。NH4NO3在320℃分解,同时释放能量(210kJ/mol),产生氮氧化物,继而与水合氧化铝中脱除的水分生成硝酸,这一过程可能造成过渡晶型Al203基体含有大量高能缺陷。当这些缺陷部份或全部消除时,将释放出能量,这有助于克服过渡相的晶型转变势垒及α-Al203的晶型的形核势垒,从而造成高温晶型α-Al203的形成温度下降。另一方面, NH4NO3分解释放的能量破坏了正常的原子排列,使氢氧化铝及介稳晶型Al203晶格发生畸变,当外界提供能量较少时,就足以转变为高温稳定晶型α-Al203。再者, NH4NO3的分解释放的能量又能够使少量介稳晶型Al203在较低温度下转变为α-A1203,它可作为α-A1203相变的晶核。因此NH4NO3的存在降低了α-A1203相变的温度。
