[发明专利]一种纳米级单分散球形α-氧化铝低成本制备方法及其产品

说明书

本发明公开了一种纳米级单分散球形α‑氧化铝(α‑Al₂O₃)低成本制备方法及其产品，该纳米α‑Al₂O₃制备方法主要包括以下步骤：(1)将铝盐、表面改性剂和缓释碱性pH调节剂溶解于去离子水中，在机械搅拌条件下升温至80~105℃并保持0.5~5 h，溶液转移至高压反应釜，在200~300℃反应1~5 h，得前驱体分散液；(2)将铁盐溶解于上述前驱体分散液中，再次加入一定量缓释碱性pH调节剂，在机械搅拌条件下升温至80~105℃并保持0.5~5 h；(3)将产物进行过滤、清洗、烘干和高温焙烧处理；(4)于80~95℃酸洗除去煅烧产物中的氧化铁和其他杂质；(5)产物经离心洗涤或透析除去Fe³⁺和其他杂质离子，干燥后即得纳米级单分散球形α‑Al₂O₃颗粒。α‑Al₂O₃颗粒具有单一的分散性，颗粒成球形且粒径为25~115 nm。本发明制备工艺简单，成本低廉。

技术领域

本发明涉及金属氧化物纳米颗粒制备领域，确切的讲是一种单分散球形α-Al₂O₃纳米颗粒的低成本制备方法。

背景技术

α-Al₂O₃是Al₂O₃的多种同质异性相中最稳定的一种，由于其原料来源丰富、价格低廉且具有高强度、高硬度、高电阻率、抗腐蚀及耐高温等优异特性，而被广泛应用于航空航天、磨料、微电子、精细陶瓷和耐火材料等各个领域。

α-Al₂O₃在超高的温度(1200~1400 ℃)下才能实现相转变，颗粒在高温下易长大烧结出现硬团聚，所以当前在制备α-Al₂O₃的领域里最大的挑战是制备纳米级单分散球形α-Al₂O₃。自从纳米材料概念提出以来，解决陶瓷材料脆性问题的一条重要途径就是利用纳米级α-Al₂O₃制备纳米陶瓷。纳米级α-Al₂O₃粒度很小，表面积很大，因此用它制取烧结材料时烧结温度低，烧结速度快，烧结体致密度高。球形α-Al₂O₃表面能低，颗粒级配关系较好，填充份数特别大，其球形的外观对生产设备的磨耗较小，特别适用于生产各种导热工程材料。纳米级α-Al₂O₃具有良好的尺寸分布效应和界面效应，是一种非常好的紫外光吸收剂，可与稀土荧光粉制备成本低、寿命长的复合发光材料。随着电子元器件朝着轻量化和微型化发展，纳米级、单一分散的α-Al₂O₃可以用来制备集成电路的基板。随着LED行业的发展，蓝宝石衬底的需求日益增长，而纳米级单分散球形α-Al₂O₃对于硬底材料蓝宝石衬底显示了优良的去除速率。因此，近年来制备单一分散、颗粒均匀、流动性好的球形α-Al₂O₃具有重要的学术和商业意义。

国内主要从韩国、日本采购单分散球形α-Al₂O₃，进口的产品价格高，运输周期长。目前已报道的使颗粒球形化的方法主要有喷雾热分解法、等离子体加热法、气溶胶法、超声喷雾热分解法等。但是这些方法制备的颗粒仍然较大(粒径通常为60~200 μm)且存在颗粒相变不完全和烧结现象。

发明内容

本发明的目的在于克服上述制备方法的不足，创新性的将共沉淀法、高温水热法和煅烧