纳米γ-Al2O3粉体的制备及其应用研究

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纳米γ-A1203由于其活性高、比表面大、吸附性强等一系列优异特性被广泛应用于结构陶瓷、催化剂载体、微孔过滤和荧光材料等方面。但由于γ-A1203在自然界中并不存在以及纳米粒子粒径小、易团聚等问题,使得如何制备得到分散性好、团聚少、晶粒大小可控的纳米γ-A1203已成为研究热点。本课题采用醇盐水解法制备纳米γ-A1203,研究了醇盐水解过程中水解温度、异丙醇铝浓度、醇水比以及水解方式对纳米γ-A1203性能的影响;尝试采用旋转蒸发干燥替代传统烘箱干燥方法以获得较高的异丙醇回收率,考察了水合氧化铝在焙烧过程中的相变及其物理化学变化,综合分析了终点温度、保温时间、升温速率以及重点温度保温时间对纳米γ-A1203性能的关系。研究结果表明:醇盐水解、干燥以及焙烧阶段工艺条件均会对纳米γ-A1203的粒径分布及团聚情况产生较大影响。当水解温度80℃、醇相中初始异丙醇铝浓度0.20 mol/L醇水摩尔比为1:3时,可得到颗粒较小、粒径分布均匀、分散性较好的γ-A1203粉体;旋转蒸发干燥可以得到较高的异丙醇回收率,且干燥时间短,干燥效率得到提高;焙烧过程中终点温度和升温速率对γ-A1203粉体的性能有显著影响,终点温度主要影响氧化铝的结晶度、晶粒大小及其比表面积,升温速率则主要影响晶粒大小和产物的团聚粒径。终点温度越高,升温速率越慢,晶体的晶粒越大,晶体发育趋于完整,比表面积下降,粉体的团聚现象得到明显改善。最佳工艺条件为:焙烧终点温度850℃,终点温度保温30 min,升温速率3℃/min;将制备得到的纳米氧化铝粉体在球磨9h后涂膜,得到的氧化铝膜均匀致密,孔洞和间隙甚少,符合工业上对氧化铝涂膜的要求。
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