[发明专利]一种镍铝尖晶石包覆氧化铝的制备方法

说明书

本发明公开了一种镍铝尖晶石包覆氧化铝的制备方法，包括通过溶液反应法于水溶液中在氧化铝粉末表面包覆NiO纳米层；以及烧结NiO包覆的氧化铝粉末以提供尖晶石包覆的氧化铝复合材料。

技术领域

本申请涉及镍铝尖晶石包覆氧化铝的制备方法，通过该方法获得的材料，及其用途。

背景技术

尖晶石型复合金属氧化物是由两种或多种金属氧化物复合而成的复杂氧化物，化学式可写成AB₂O₄或ABCO₄。AB₂O₄型尖晶石具有立方晶系，面心立方点阵，其中O²为面心立方紧密堆积(CPP)。

铝酸镍(NiAl₂O₄)是包含过渡族金属离子(Ni)的尖晶石材料。其为窄禁带半导体，具有好的可见光吸光性能、催化性能、耐酸碱等优点。此外，NiAl₂O₄陶瓷-金属复合材料具有很高的电导率，还可以作为惰性阳极材料用于铝电解工业。

已知用于合成NiAl₂O₄包覆的氧化铝(Al₂O₃)的方法为球磨NiO粉末和Al₂O₃粉末，随后烘干和热处理。然而，该工艺周期长，通常需要数百个小时，且能耗大。在制备期间，合成NiAl₂O₄的化学反应只有在高达1600℃的温度下才能缓慢实现。刘涛等已描述了制备纳米尺寸的NiAl₂O₄层包覆的Al₂O₃复合粉末的高温氧化方法。首先在Al₂O₃的表面进行化学镀Ni，然后经过1350℃或更高的高温氧化处理以获得相应粉末。该方法复杂且多步骤，具有高的热处理温度。用于制备NiAl₂O₄包覆的Al₂O₃的另一方法为液相燃烧合成法。通过该方法获得的粉末为非化学剂量比的NiAl₂O₄与NiO的混合粉末，成分为(Ni_1-xAl₂O_4-x·xNiO)。通过升高预热温度，x的值逐渐减小，从而获得相应的NiAl₂O₄粉末。该方法中预热温度的控制不精准，升温速率对产物有显著影响，获得的NiAl₂O₄纯度低。

总体来说，纳米结构的NiAl₂O₄包覆的Al₂O₃材料的制备能耗大，且依赖复杂步骤。此外，在液相燃烧合成法的情况下，成分控制困难，纯度低。因此本领域中仍存在对于用于制备纳米结构的NiAl₂O₄包覆的Al₂O₃的新方法的需求。

发明内容

在一个实施方案中，一种用于制备NiAl₂O₄包覆的Al₂O₃粉末的方法，该方法包括在水性介质中使未包覆的Al₂O₃粉末与NiSO₄和NH₄HCO₃接触以提供含镍组合物包覆的Al₂O₃粉末；以及以有效提供NiAl₂O₄包覆的Al₂O₃粉末的温度和时间烧结含镍组合物包覆的Al₂O₃粉末。