納米氧化鋁精選課件

 

 

納米材料是指其一維尺度小于100nm,且具有常規材料乃至常規微細粉末材料所不具備的許多反常特性的一類材料。氧化鋁與其他材料相比，它具有許多獨特、優良的性能，如高熔點( 2015*C)、較高的室溫和高溫強度，高的化學穩定性和接點介電性能，電絕緣性好，硬度高(莫氏硬度9)，耐磨性好且成本低廉。因而氧化鋁陶瓷可用于制造高速切削工具，高溫熱電耦套管、化工高壓機械泵零件內燃機火花塞、人工關節及航空磁流體發電材料等多種陶瓷器件。納米氧化鋁材料的特殊光電特性、高磁阻現象、非線性電阻現象、在高溫下仍具有的高強、高韌、穩定性好等奇異特性，以及各種納米粉體材料共有的小尺寸效應、表面界面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應，使其在催化、濾光、光吸收、醫藥、磁介質及新材料等領域有廣闊的應用前景。

二、本課題研究的目的與意義

氧化鋁是在地殼中含量非常豐富的一種氧化物。而具有量子效應的納米氧化鋁粉體還可帶來高化學活性、高比表面能、獨特光吸收作用等各種優異性能，可廣泛應用于冶金、機械、化工等領域。因此研究和開發納米氧化鋁材料的制備工藝及其應用，具有重要的社會效益和經濟價值。

氧化鋁的分類

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根據氧化鋁的晶型轉變溫度不同，氧化鋁又分為低溫型和高溫型。已經確定的氧化鋁有a，β，Y，0，K，n，p，X等幾種。其中最主要的是γ -氧化鋁和a -氧化鋁。氧化鋁隨溫度不同晶型發生轉化的順序為:

 

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納米氧化鋁的制備方法

1、固相法

固相法是將金屬鋁或鋁鹽直接研磨或加熱分解后，再經過煅燒處理，發生固相反應后直接得到納米氧化鋁的一種方法。

 

納米氧化鋁的制備方法

1.1

機械化學法

機械化學法是將鋁粉與其他金屬氧化物在球磨條件下進行固相反應生成氧化鋁粉末。通過對ZnO和鋁進行球磨，使得ZnO和鋁發生固相反應，并使ZnO被還原成鋅，鋁被氧化成氧化鋁，以此得到10~ 50nm的無定形氧化鋁粒子。這種反應所需要的溫度要遠低于燃燒反應，可以在較低的溫度環境下控制反應逐步進行，因而可應用于抗腐蝕、抗磨涂層以及金屬模板復合物增強材料的制備中。

 

納米氧化鋁的制備方法

1.2硫酸鋁銨熱解法硫酸鋁銨熱解法是把硫酸鋁銨加熱分解，得到氧化鋁粉體的制備方法。有報道通過聚乙二醇改性可以制得平均粒徑25nm的氧化鋁，硫酸鋁銨熱解法可以運用于大規模生產，但是反應中出現等有害氣體SO,而會引起環境污染。

 

納米氧化鋁的制備方法

1.3碳酸鋁銨熱解法該法先把硫酸鋁銨加人碳酸氫銨使之反應轉化為堿式碳酸鋁銨，再把高純的堿式碳酸鋁銨加熱分解，粉體再經過轉相和粉碎，得到高純超細氧化鋁粉體。該法其實是對硫酸鋁銨熱解中硫酸鋁銨分解排放出有害氣體SO2的情況而做的改良。

 

納米氧化鋁的制備方法

2、氣相法氣相法是直接使物質在氣態下發生物理、化學反應，并在冷卻過程中形成納米粉體的方法。

 

納米氧化鋁的制備方法

2.1化學氣相沉積法該方法是使氯化鋁溶液在遠離熱力學的臨界反應溫度下，形成過飽和蒸汽壓，與氧氣反應，生成氧化鋁，并自動聚成晶核;晶核在加熱區不斷長大，聚集成顆粒;隨著氣流進入低溫區，顆粒長大、聚集、晶化停止，最終收集到納米氧化鋁粉體。

 

納米氧化鋁的制備方法

2.2激光誘導氣相沉積法該法主要利用激光照射鋁靶，使之融化產生氧化鋁蒸氣，冷卻得到納米氧化鋁。該法具有表面清潔、無粘結、粒度分布均勻、可精確控制等優點，產物粒徑可從幾納米到幾十納米。

納米氧化鋁的制備方法

2.3等離子體法

等離子氣相合成法可分為直流電弧等離子體法、高頻等離子體法和復合等離子體法等。直流電弧等離子體法利用電弧間產生高溫，在反應氣體等離子化的同時，電極熔化或蒸發;高頻等離子體法能量利用率低，產物穩定性差;復 合等離子體法不需電極，產物純度、生產效率、系統穩定性都較高。等離子體法還可以通過加熱氣體使之變為等離子氣體，進而在等離子氣體氣氛下使鋁鹽與空氣發生反應，最后驟冷產物凝聚成微小的顆粒，生成的氧化鋁產物可以在反應容器的壁上收集。

納米氧化鋁的制備方法

2.4介孔納米氧化鋁的制備介孔材料通常也可叫作中孔材料，是納米材料的重要組成部分。中孔材料孔徑范圍在2-50nm之間。孔徑小于2nm的稱為微孔材料，而大于50nm的稱為大孔材料。納米介孔氧化鋁由于其比表面積大，晶粒尺寸小，而廣泛應用于催化劑載體、吸附劑等領域。

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納米氧化鋁的應用

氧化鋁納米復合材料納米復合材料可按顯微結構的不同分為晶內型、晶間型、晶內/晶間型及納米/納米型納米顆粒分布于基體晶粒內的是晶內型，納米顆粒分布在基體晶粒間的是晶間型，上述兩種情況都有的是晶內/晶間型，分散相與基體相的晶粒都是納米尺度的結構是納米/納米型.目前制備納米/納米型結構的復合材料還有定的困難。

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