中國粉體網(wǎng)訊  納米勃姆石粉體作為一種重要的化工原料，由于具有低密度,、大表面積、特殊的結(jié)構(gòu)和形貌等特性,，使得其具有不同于大塊固體顆粒的特殊的物理和化學(xué)特性,，因此制備不同形貌和結(jié)構(gòu)的勃姆石具有很大的研究價(jià)值。

1.勃姆石的制備方法

勃姆石是熱力學(xué)的亞穩(wěn)相,，高溫下易脫水形成鋁的氧化物,。目前勃姆石的合成方法眾多，主要包括溶膠 - 凝膠法,、鋁醇鹽水解法,、鋁直接水解法、水熱法,。

1.1溶膠 - 凝膠法

溶膠-凝膠法是將含有高化學(xué)活性組分的前驅(qū)體原料混合均勻,，再通過水解、縮合反應(yīng),，形成透明的溶膠,，溶膠再經(jīng)聚合，成為具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠,，再通過熱處理得到所需的納米勃姆石粒子,。

溶膠-凝膠法是熱門的研究方法之一，仍處于研究開發(fā)階段,。溶膠-凝膠法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)物純度高,，粒度小，適用于制備納米級勃姆石,。缺點(diǎn)是過程較復(fù)雜,，反應(yīng)時(shí)間長，生產(chǎn)成本高,，工業(yè)化難度較大,。

1.2鋁醇鹽水解法

醇鹽水解法的原料是鋁和醇，在催化劑條件下先制備出鋁醇鹽,，鋁醇鹽經(jīng)過提純后,，高純鋁醇鹽再經(jīng)水解便可得到勃姆石產(chǎn)物。嚴(yán)格控制水解的工藝條件是醇鹽水解法的關(guān)鍵,。

該方法的優(yōu)點(diǎn)是過程具有提純性,，對環(huán)境無污染,，醇可循環(huán)使用。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中,，該方法易出現(xiàn)微觀粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象,，所以需要利用球磨、振動(dòng)磨等機(jī)械手段予以消除,，增加了制備工藝的步驟與生產(chǎn)成本,。

1.3鋁直接水解法

鋁直接水解法是使用單質(zhì)鋁與去離子水發(fā)生水解反應(yīng)制備高純勃姆石粉體。通常單質(zhì)鋁與水很難發(fā)生水解反應(yīng),，所以該方法需要對單質(zhì)鋁進(jìn)行活化,，使其具有較高的化學(xué)活性及表面能，進(jìn)而發(fā)生水解反應(yīng),。

目前國內(nèi)有一些企業(yè)采用鋁直接水解法,，優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品的結(jié)晶度較好，反應(yīng)過程所需時(shí)間較短,，成本相對較低,，對環(huán)境友好。但也存在工藝過程的條件較難控制,，納米級粉體的微觀形貌團(tuán)聚嚴(yán)重等缺點(diǎn),。

1.4水熱法

水熱法是將反應(yīng)物置于高溫、高壓的反應(yīng)釜中進(jìn)行溶解和再結(jié)晶后,，經(jīng)分離,、洗滌、干燥等工藝,，制備得到粉體,。如今水熱法制備納米勃姆石的發(fā)展迅速，其產(chǎn)物因純度高,、微觀結(jié)構(gòu)和形貌尺寸可控等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注,。

水熱法在調(diào)控納米勃姆石的微觀形貌與微納米尺寸方面表現(xiàn)出優(yōu)勢，其操作簡單,，對環(huán)境友好,，被譽(yù)為綠色合成道路上最有前途的方法。目前,，水熱法制備納米勃姆石粉體已經(jīng)取得了一些研究成果,，但是國內(nèi)外的報(bào)道幾乎都是以價(jià)格較高的鋁鹽或鋁醇鹽為原料，原料成本較高,，使得該方法在產(chǎn)業(yè)化過程中的進(jìn)展緩慢,。

2.不同形貌的納米勃姆石的制備

2.1零維納米勃姆石

納米顆粒是指納米量級的微觀顆粒，被定義為至少在一個(gè)維度上小于100nm的顆粒,，是一種重要的零維納米材料,。普通水熱法合成的勃姆石粒徑范圍在60-80nm,，而引進(jìn)聚丙烯酸鈉后合成的納米粒子粒徑在15-40nm之間。在沒有采用任何添加劑的情況下對異丙醇鋁進(jìn)行水熱反應(yīng),，能夠制備出規(guī)則血小板狀的勃姆石納米粒子,，粒徑在30-80nm之間。

超臨界水熱合成法是一種獨(dú)特的方法,，合成出的納米晶體形貌可以得到控制,，采用該方法，在溶劑中添加CH₃（CH₂）₄CHO或CH₃(CH₂)₅NH₂作為表面修飾劑,，能夠合成粒徑分布較窄的勃姆石納米粒子,。

2.2一維納米勃姆石

2.2.1納米纖維

向含有勃姆石和聚環(huán)氧乙烷混合物的水熱釜中以固定時(shí)間間隔間歇性地加入新鮮含鋁水合物（主要含有氫氧化鋁），結(jié)果發(fā)現(xiàn)勃姆石納米纖維長度由原來的40-50nm增長至100nm,。表面活性劑聚環(huán)氧乙烷分子在納米纖維的生長上起了重要作用，它與鋁水化合物表面形成了氫鍵,，引導(dǎo)了鋁水化合物的組裝排列,，同時(shí)納米纖維的結(jié)晶度也有了提高。

2.2.2納米棒

以AlCL₃和NH₃OH為起始反應(yīng)物,，H₂SO₄為形貌控制劑,，經(jīng)過水熱反應(yīng)后形成了沿著特定方向生長的勃姆石納米棒。在水熱反應(yīng)液中添加硫酸鹽進(jìn)行水熱反應(yīng),，制備出長度為50-200nm,、直徑為6-20nm的勃姆石纖維。

2.2.3納米管

向NaAlO₂溶液中添加表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨進(jìn)行水熱反應(yīng),，合成出長度為30-70nm,，外徑為5-6nm的勃姆石納米管�,；蛞跃郗h(huán)氧乙烷為模板劑,，通過水熱反應(yīng)在100℃時(shí)合成出長達(dá)170nm，內(nèi)徑和外徑分別為2-5nm,、3-7nm的勃姆石納米管,。

2.2.4納米帶

采用“分子裁剪薄片”法，把金屬薄片和琥珀酸二異辛酯磺酸鈉一起放入水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng),，然后從經(jīng)過清洗干燥后的金屬薄片刮下最終的產(chǎn)物,，產(chǎn)物為10nm寬的勃姆石單晶納米帶。

2.3二維納米勃姆石

2.3.1納米片

通過晶種誘導(dǎo)法,，即先在干凈的玻璃滑片上沉積一層勃姆石溶液薄膜,，然后將玻璃滑片和NaAlO₂及尿素溶液一起進(jìn)行水熱反應(yīng)，最后可制得勃姆石納米片,。

2.3.2六角形片狀勃姆石納米片

將一定濃度的Al（NO₃）_3和NaOH溶液按照一定的比例混合均勻,，調(diào)節(jié)混合液pH=9.2,，經(jīng)過水熱反應(yīng)一段時(shí)間后，可制備出準(zhǔn)六角形片狀勃姆石,。

2.3.3門簾狀勃姆石納米片

采用無模板兩步水熱法,，即第一步時(shí)Al（SO₄）₃ ·18H₂O和H₂SO₄以及六亞甲基四胺形成混合液，在油浴加熱的條件下進(jìn)行充分?jǐn)嚢栊纬沙恋砗蛻腋∫�,，第二步時(shí)對第一步生成的沉淀和懸浮液進(jìn)行水熱反應(yīng),，經(jīng)過兩步反應(yīng)最終得到了變皺的門簾狀勃姆石納米片。

2.4特殊形貌勃姆石

2.4.1花狀勃姆石

通過離子液體輔助水熱法,，即以離子液體氯化1-辛基-3-甲基咪唑作為模板劑,，對AlCl ₃· 6H₂O、尿素,、蒸餾水和離子液體按一定比例組成的混合液進(jìn)行水熱反應(yīng),。隨著離子液體劑量的增多，勃姆石的形貌由初始的束狀納米片發(fā)展演變成最終形貌規(guī)整的花狀結(jié)構(gòu),。

2.4.2空心球狀勃姆石

先配制Al（NO₃）₃·9H₂O,、蒸餾水和丙酮的均勻混合液，再加入檸檬酸鈉進(jìn)行水熱反應(yīng),，所制備的空心球狀勃姆石由排列整齊的納米線組成,。當(dāng)在200℃水熱反應(yīng)24h時(shí)，得到的是核殼狀勃姆石,；當(dāng)在200℃水熱反應(yīng)48h時(shí),，得到的是空心球勃姆石。

參考文獻(xiàn)：

【1】盧楊,，等. 納米勃姆石粉體的制備與應(yīng)用研究進(jìn)展. 2020.

【2】 陳仕林. 勃姆石_聚丙烯腈復(fù)合納米纖維隔膜的制備及其性能研究. 2019.

【3】 張玉梅,，等. 勃姆石改性UHMWPE鋰電池隔膜性能的研究. 2020.

【4】 張銘. 透明超疏水勃姆石薄膜的制備及性能研究. 2020.

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初心）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除,！