纳米α-Al2O3粉体的制备技术研究

摘要

α-Al2O3纳米材料在电子、材料等领域有着广泛的应用。本文以铝-空气电池放电副产物为原料，分别采用硫酸铵热解法、硫酸铝铵热解法、碳酸铝铵热解法和溶胶-凝胶法制备出了纳米α-Al2O3粉体，确定了最佳制备工艺，在α-Al2O3粉体制备的基础上，通过接枝改性，研制出了纳米α-Al2O3分散液。
　　采用硫酸铵热解法，以铝-空气电池放电副产物和硫酸铵为原料，以十二烷基硫酸钠为分散剂，研究了煅烧温度、球磨作用、硫酸铵以及表面活性剂等对α-Al2O3结构及形貌的影响。结果表明，放电副产物、硫酸铵和表面活性剂同时混合后球磨，经1200℃煅烧1h能够得到大小在300nm左右，大小分布均匀的α-Al2O3微粒。
　　采用硫酸铝铵热解法，以浓硫酸、硫酸铵和铝-空气电池放电副产物为原料，以 PEG为分散剂，研究了溶解放电副产物所需的最佳温度和浓硫酸的用量。探究了硫酸铝铵的制备工艺、煅烧条件对纳米α-Al2O3的大小以及分散性的影响。结果表明，采用乙醇沉淀法制备硫酸铝铵前驱体，经1200℃煅烧制备出的α-Al2O3粒径约50nm，分散性良好。
　　采用碳酸铝铵热解法，以浓硫酸、碳酸铵和铝-空气电池放电副产物为原料，以 PEG为分散剂，研究了硫酸铝溶液的滴加速度、煅烧条件对前驱体和纳米α-Al2O3分散性的影响，提出了前驱体两步煅烧的新工艺。结果表明，当硫酸铝的滴加速度小于16mL·min-1时能够制备出高纯度的碳酸铝铵前驱体，前驱体先经300℃低温加热，再经过1200℃高温煅烧，制备出的α-Al2O3粒径在50nm左右，分散良好。
　　采用溶胶-凝胶法，以铝-空气电池放电副产物为原料，以柠檬酸、铬变酸和邻苯二酚为配位剂，研究了配位剂的种类、配比、配合 pH值等对纳米α-Al2O3的大小以及分散性的影响。结果表明，当柠檬酸与铝离子的摩尔比为2:1，采用PEG作为隔离剂，并通过太阳灯照射制得的凝胶，在1200℃煅烧1h，制备出的α-Al2O3粒径分布均匀，粒径约为50nm，分散性良好。
　　采用接枝改性法，以碳酸铝铵热解法制备的纳米α-Al2O3为原料，以钛酸丁酯、硅烷偶联剂 KH-550、聚丙烯酸铵(PAANH4)为改性剂，研究了改性剂的种类对α-Al2O3粉体分散效果的影响。结果表明，采用机械球磨分散法并分别加入适当的钛酸丁酯和聚丙烯酸铵，可以得到粒径在45nm左右的油性分散液以及粒径在80nm左右的水性分散液。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 纳米材料的种类及特点

1.2 纳米Al2O3的晶体结构及特点

1.3 纳米Al2O3的性能及应用

1.4 纳米α-Al2O3制备技术的研究进展

1.5 纳米Al2O3分散液的研究进展

1.6 论文研究内容及意义

第二章 硫酸铵热解法制备纳米α-Al2O3粉体

2.1 引言

2.2 研究方法

2.3 结果与分析

2.4 本章小结

第三章 硫酸铝铵热解法制备纳米α-Al2O3粉体

3.1 引言

3.2 研究方法

3.3 结果与分析

3.4 本章小结

第四章 碳酸铝铵热解法制备纳米α-Al2O3粉体

4.1 引言

4.2 研究方法

4.3 结果与分析

4.4 本章小结

第五章 溶胶-凝胶法制备纳米α-Al2O3粉体

5.1 引言

5.2 研究方法

5.3 结果与分析

5.4 本章小结

第六章 纳米α-Al2O3分散液的制备工艺研究

6.1 引言

6.2 研究方法

6.3 结果与分析

6.4 本章小结

第七章 结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢