[发明专利]一种以阿拉伯胶为模板制备微米级球形氧化铝的方法

说明书

本发明公开一种以阿拉伯胶为模板制备微米级球形氧化铝的方法，包括以下步骤：取九水合硝酸铝和三聚氰胺加入去离子水搅拌得溶液A；向溶液A中滴加3‑氨基‑2‑吡咯烷酮溶液，再向溶液中滴加阿拉伯胶、氢氧化钾、去离子水混合溶液得到胶状溶液B；将溶液B移至均相反应器中反应得产物C；将产物C真空冷冻干燥收集得白色固体D；将白色固体D烧结自然冷却至室温，得到微米级球形氧化铝；本发明借助阿拉伯胶内部天然形成的微纳米级球形空间结构作为氧化铝籽晶的生长模板，生产制造成本更低，生产工艺简易；引入两种沉淀剂提升产物氧化铝籽晶的析出效率，提升了反应的析出宽度和析出氧化铝籽晶的纯度，提升了产物制备效率。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种以阿拉伯胶为模板制备微米级球形氧化铝的方法。

背景技术

作为一种性能优越、资源储量广的工程材料，氧化铝及其衍生产品从上世纪60年代起就广泛应用于建筑材料、军工材料和载人航空航天材料中，成为当代科学研究的重要原材料之一，仅在2020年全球高纯度氧化铝的产值就达到50.8亿美元，潜在的商用市场广阔。[Nakamoto.Arsenate and arsenite adsorbents composed of nano-sized ceriumoxide deposited on activated alumina[J].Separation Science and Technology,2019,54(4):523-534.]

氧化铝根据晶型的不同主要分为α-Al₂O₃、β-Al₂O₃和γ-Al₂O₃，α-Al₂O₃性质稳定且强度较高，通常被用于结构部件中，而β-Al₂O₃和γ-Al₂O₃形貌的特殊性在催化剂载体、光电催化领域应用较广。当前我国在工业生产中已经可以实现大晶粒氧化铝的制备，但是在微纳米级氧化铝的制备工艺上仍和美国、日本存在不少的技术鸿沟，这也严重阻碍了以微纳米级氧化铝作为精细原料产业的长足发展。[聂多发.浅论纳米氧化铝制备及其发展应用[J].山东化工,2020,49(9):91,94.]

为了制备出形貌可控、性质稳定的氧化铝，科学研究者们在生产制备技术开发、设备研发上展开了攻关，近年来成功探索出微乳液法、爆轰法、沉淀法、溶胶凝胶法等多种制备手段，但以上方法过程中涉及到高污染试剂原料，生产制备的氧化铝尺寸大小较难实现控制，目前大多仅限于实验室阶段，未能在实际的生产上得到进一步的普及和推广。因此，摸索出一种低成本、高实用性的微纳米级氧化铝生产技术成为众多科学研究者致力于达成的目标。[Bhattacharyya.Nano Alumina:A Review of the Powder Synthesis Method[J].Refractories Manual,2016,65(1):10-16.]。

发明内容

为了避免上述技术的不足之处，本发明目的在于提供一种制备方法简单，成本低廉的以阿拉伯胶为模板制备微米级球形氧化铝的方法，产物纯度高、取向性好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种以阿拉伯胶为模板制备微米级球形氧化铝的方法，包括以下步骤：

步骤一：取5.2～7.3g九水合硝酸铝和4.0～5.4g三聚氰胺同时加入到40～60mL去离子水中，加热磁力搅拌得到澄清的溶液A；

步骤二：向溶液A中逐渐滴加浓度为0.8～1.8mol/L的3-氨基-2-吡咯烷酮溶液30～50mL，再向溶液中滴加质量比阿拉伯胶：氢氧化钾：去离子水＝(40～60)：(1～5)：(80～100)的混合溶液至溶液pH值为7.5～8.5，随即加热磁力搅拌得到胶状溶液B；