水热法制备氧化铝纳米粉体及其形貌的研究

摘要

作为红宝石和蓝宝石的主要成分,氧化铝很久以前就被人所熟知。作为传统材料,其具有高弹性模量,热稳定性和化学稳定性高。随着纳米技术的兴起,人们对于纳米氧化铝的认识不断加深,发现它除了具有纳米效应外,还具比表面积大、光吸收性强、低熔点、化学活性强等特性,因此被广泛用于材料、航空航天、医学、微电子等领域。作为陶瓷材料,纳米氧化铝因为颗粒尺寸小可以有效降低烧结温度,明显提升抗弯、抗压、断裂韧性;作为催化剂及催化载体,纳米氧化铝因其比表面积大、化学活性高的优点,通过与粒子表面存在的断裂化学键和失配键结合生成活性点;作为光电材料,纳米氧化铝组分均匀拥有单一分散,可做成规模集成电路垫底;作为生物材料,纳米氧化铝可以用作人类牙齿和骨头的替代材料。
　　 由于纳米氧化铝具有以上优异性能,所以需要寻找出一种简单而高效制备高质量纳米氧化铝的方法。纳米氧化铝由于活性高易团聚,所以不宜直接制备,而通过制备纳米氧化铝前驱体勃姆石(γ-AlOOH)来实现纳米氧化铝的制备此次研究的重点。本文主要采用水热法,通过添加多种表面活性剂,从而制备不同尺寸、不同形貌的勃姆石(γ-AlOOH)。并通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、选取电子衍射(SAED)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外线光谱分析仪(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis)等测试手段对于制备的粉体形貌和性质进行表征,进一步研究粉体形貌和性质之间的关系。主要合成方法和表征结果如下:
　　 研究了以AlCl3·6H2O为原料,通过加入不同Na源(钨酸钠、乙酸钠、海藻酸钠、硅酸钠),在200℃下,保持85%填充比水热处理24小时,制备出了大小不同的γ-AlOOH纳米纤维。
　　 还研究了以AlCl3·6H2O为原料,加入羧甲基纤维素钠为模板剂,研究了不同模板剂含量和不同水热时间对于产物物相与形貌的影响,制备出了梭状纳米粒。
　　 研究并探索γ-AlOOH纳米线生长机理。
　　 此外,还研究了以异丙醇铝为铝源,采用微波水热法在160℃下微波水热处理90分钟,后经煅烧制备纳米氧化铝粉体,研究不同煅烧温度、月桂酸和硝酸加入量对于纳米氧化铝粉体形貌的影响。