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氧化铝粉体基础知识与制备方法

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一.氧化铝的基本知识氧化铝(Al2O3)为一种白色无定形的粉状物,属于两性氧化物,不溶于水,易溶于强碱和强酸,熔点为2054℃,沸点为2980℃。氧化铝有很多同质异构体,不同的制备方法工艺制备出的氧化铝粉体大不相同。氧化铝最常见的三种晶型为:α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。 (a)α-Al2O3,三方晶系,在自然界中以刚玉的形式存在,结构紧密,导热性好,是最稳定的晶型,硬度仅次于金刚石和碳化硅;(b)β-Al2O3,立方尖晶石结构,氧离子为面心立方排列,铝离子填充间隙。β-Al2O3并不是Al2O3的单独物质,而是一种氧化铝含量很高的多铝酸盐矿物;(c)γ-Al2O3,是无定形Al2O3向α-Al2O3转变的中间体,为Al2O3的低温形态。结构松散、密度小、活性大、易吸水,高温下不能稳定存在,且在自然界中也不存在。
二.氧化铝粉体的应用氧化铝粉体的产量在世界陶瓷人工粉体总产量中占有极大的比重。在氧化铝粉体的总需求量中,80%以上用于铝的冶炼,其余的可以直接以氧化铝粉体的形式作为原料用于生产其他产品。直接应用的氧化铝粉体主要应用于耐火材料、精细陶瓷、磨料等。纯度较高的高纯氧化铝粉体一般用来制备人工晶体、透明氧化铝、精密电子元件等。而且人工晶体对高纯氧化铝的质量要求非常高,其纯度大部分都需要达到5N,我国在高纯氧化铝制备方面要比国外落后很多,质量特别好的粉体,依然依靠进口。
三.超细氧化铝粉体的制备氧化铝粉体的制备可以分为固相法、气相法和液相法。

1、固相法

采用固相法来制备纳米材料指的是一种从固相到固相的变化过程,最终得到的粉体与最初的原料可以是同一种物质也可以是不同物质。固相法可以分为两类:一类是topdown途径,这指的是将粒径较大的颗粒经过机械力或着其它力的作用分割成为粒径较小的颗粒,在这个过程中,粉体的粒径在不断地下降。另一类是bottom up途径,这指的是将最小的单元(原子或者分子)通过扩散进而重新组合构筑的过程,该过程比较迟缓。

2、气相法

气相法是采用一定的途径或者直接使用将物料变成气体,在气相下发生反应,在冷却过程中聚集生成纳米颗粒的方法。气相法的优点是反应条件可控,可以通过控制反应气体和压强即可以得到粒径较小,团聚程度较轻的纳米氧化铝颗粒。但是,该方法需要在气相下发生反应,所以,原料在发生反应前必须完全气化,这不可避免的造成能量的损失浪费,在制备过程中需要大量的惰性气体,生产效率较低,并且该方法的设备都较庞大和复杂,最终得到的粉末难以收集。

3、液相法

液相法即湿化学法,又称为软化学法,广泛的应用于科研领域及其工业生产当中,是制备纳米材料中最有效的一种方法。其是在溶液中发生一系列的化学变化,直接生成产物或者对应的前驱体,在后续过程中可以得到目标产物。

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