[发明专利]一种泡沫氧化铝的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及泡沫氧化铝的制备方法。

背景技术

泡沫，是基体内含有气孔的一种新型材料，它的用途十分广泛，主要用于建筑保温板材、产品包装、铸造消蚀模和电厂等。近年来，在修建高等级公路、铁路等方面也被广泛使用，而且效果较好，最著名的莫过于用在青藏铁路冻土层及上海F1赛车场的建设过程中。同时，泡沫材料在军事上用处也很大，现代军事信息化程度高，间谍卫星的使用，使伪装变得异常重要，而泡沫材料就是既便宜又便于造型的产品。另外，泡沫材料在广告、装潢、艺术造型、影视拍摄等领域也有非常广泛的用途。

泡沫氧化铝由于具有多孔的特殊结构，因此可以实现集多功能化于一体。泡沫氧化铝密度小，比强度大，模量高，耐热性和耐高温氧化性优异，热导率小，热膨胀系数低，抗震性好，在冶金炉、陶瓷烧结炉或其他高温炉中可用作护身衬里的隔热材料。泡沫氧化铝具有超常的绝缘能力，可用作高温陶瓷绝缘材料，这种材料有可能会替代目前使用的石棉和其它具有潜在危险的陶瓷纤维。同时，这种泡沫材料还具有其他特殊用途，例如隔音和吸收空气中的污染物；由于密度小，可以用在对重量有很高要求的应用办法中，在同等重量的情况下，这种泡沫材料可以提供安全、经济的绝缘作用。

氧化铝的合成方法很多，但目前关于泡沫氧化铝的研究报道并不多。专利CN101100307A中以禽类蛋壳膜为生物模板合成了多孔氧化铝纳米材料。但是，模板需要进行复杂的预处理，合成过程中模板浸泡时间长，另需pH值的控制，且产率较低，大约100克干的蛋膜只可得到5～10克多孔氧化铝，不易实现大规模生产。Nature上的一篇文献(Macroporous crystalline vanadium oxide foam，2002，416，702)报道将V₂O₅与长链烷基胺C₁₆H₃₃NH₂、丙酮混合，加入H₂O₂后制得泡沫V₂O₅，该方法在合成过程中需加入有机反应物，所用原料价格较贵。Advanced Materials所报道的一篇文章(Macroporous ceramics fromparticle-stabilized emulsions，2008，20，1-5)中用微乳液的方法合成了一系列多孔金属氧化物，但是此文献所报道的方法步骤繁多，且用时长。反应过程中需加入辛烷等有机物，球磨过程耗时长(22小时)，另需pH值的调节，干燥需两天至一周的时间，煅烧温度也较高(1600℃)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的泡沫氧化铝的制备方法。该方法与上述制备方法相比，具有非常显著的优点和效果，使用原料品种少，原料易得，价格便宜，成本低，且未引入任何杂质离子；产率高；反应步骤简单，不需进行提纯处理即可得到纯度高、比表面积大的泡沫氧化铝；反应无需大型专业设备，易于实现大规模工业化生产。

本发明的制备方法包括以下步骤：

1)室温下将硝酸铝和柠檬酸以1∶1的摩尔比例溶解到水中，搅拌形成无色澄清溶液，硝酸铝和柠檬酸的浓度为0.5～2.5mol/L；

2)将步骤1)所得的澄清溶液置于烘箱中150～200℃下反应8小时，得到黄色泡沫中间体；

3)将步骤2)所得泡沫中间体在1000℃的温度下煅烧4小时，得到泡沫氧化铝，淡黄色。

本发明中室温指10～30℃。

本发明的效果和优点：

1)使用原料品种少，成本低，且未引入任何杂质离子；

2)采用本发明的方法得到的泡沫氧化铝孔径分布均匀，比表面积大(21.4m²/g)，纯度高，产率高；

3)本发明的方法简单易行，无需进行任何提纯处理，原材料及溶剂是大规模工业化商品，价廉易得，能耗低，设备与工艺简单，易于实现大规模工业化生产。

以下结合附图和实施例进一步对本发明进行说明。

附图说明

图1是对应实施例1所得泡沫氧化铝的XRD衍射图谱；

图2是实施例1所得泡沫中间体(a，b)及泡沫氧化铝(c)的照片；

图3是实施例1所得泡沫氧化铝的N₂吸附-脱附曲线及孔径分布图。氮气吸附-脱附由Micromeritics Tristar-3000型吸附仪测定，样品预先在200℃下抽空处理5h，N₂为吸附质(-196℃下吸附)，比表面积用BET方法计算，孔径分布用BJH方法计算。