中國(guó)粉體網(wǎng)訊 高純氧化鋁一般是指純度大于99.99%的顆粒超細(xì)的氧化鋁粉體,，高純氧化鋁粉其獨(dú)特的物理,、化學(xué)、電學(xué),、光學(xué),、熱學(xué)和機(jī)械性能，使它具有耐高溫,、耐化學(xué)腐蝕,、耐驟冷驟熱，不易炸裂等優(yōu)良特性,，是LED用藍(lán)寶石基底,、人工晶體、鋰電池隔膜涂層,、三基色熒光粉,、等離子體顯示材料,、長(zhǎng)余輝熒光粉、高壓鈉燈的透明氧化鋁陶瓷管,、高精度研磨材料及人工關(guān)節(jié)和骨骼,、紅外吸收和發(fā)熱粉等高技術(shù)新材料領(lǐng)域最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)材料[1,2]。
高純氧化鋁的制備條件和制備方法對(duì)于制備出的氧化鋁純度的高低,，顆粒度是否均一，是否具有易燒結(jié)的特性等均起著決定性的作用,，因此,，研究高純氧化鋁的制備工藝具有重要的意義。傳統(tǒng)的拜耳法所得氧化鋁純度低難以滿足不斷增長(zhǎng)的工業(yè)需求,，目前,，常用的工藝有改良拜耳法、無(wú)機(jī)鋁鹽熱分解法,、醇鋁水解法,、水熱合成法等，其中醇鋁水解法可制備出純度高,、粒徑小的高純氧化鋁粉體,，且生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染，從而備受關(guān)注[3,4],。
2 原理[5,6]
醇鹽水解法是實(shí)質(zhì)上是單質(zhì)金屬與有機(jī)物的反應(yīng)過(guò)程,，反應(yīng)生成了醇鹽和氫氣。將醇鹽經(jīng)過(guò)水解可以制備高純氧化鋁的前驅(qū)體——水合氧化鋁,，水合氧化鋁經(jīng)過(guò)高溫煅燒就得到高純氧化鋁了,。反應(yīng)物中的醇可以是異丙醇、異辛醇等等,，以異丙醇為例,，反應(yīng)式如下：
2Al+6(CH3)2CHOH→2Al(OC3H7)3+3H2
Al(OC3H7)3+3H2O→Al(OH)3+3(CH3)2CHOH
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O
紀(jì)洪波等[7]利用此法使用異辛醇與鋁反應(yīng)得到三異辛醇氧基鋁，經(jīng)水解,、干燥,、焙燒后制得高純氧化鋁。實(shí)驗(yàn)表明采用異辛醇反應(yīng)較快且易回收,，三異辛醇氧基鋁易提純,，所得產(chǎn)物催化性能良好。薛濤等[8]利用此法以氯化鋁為原料,，將其加入到適量苯和無(wú)水乙醇中,，氯化鋁溶解后通入氨氣直至pH為8，過(guò)慮后鋁醇鹽經(jīng)水解,、焙燒制得高純氧化鋁,。檢測(cè)表明所得粒徑為25nm左右且晶粒均勻,，晶核生長(zhǎng)完好，純度高,。要考慮到加入何種醇能使操作安全方便易控制,，反應(yīng)迅速，而且產(chǎn)物有利于提純除雜,，現(xiàn)在主要是用異丙醇鋁水解來(lái)制備高純氧化鋁,。
3 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)
利用醇鋁水解法制備高純氧化鋁的技術(shù)關(guān)鍵是：
(1)原料的純度，有機(jī)醇的純度是制約氧化鋁純度的重要因素,，因?yàn)檫x用高純有機(jī)醇會(huì)造成成本增加,，所以生產(chǎn)廠家一般會(huì)通過(guò)對(duì)有機(jī)醇進(jìn)行提純，來(lái)降低生產(chǎn)成本,。
(2)通過(guò)對(duì)有機(jī)醇鋁的提純,，也可增加產(chǎn)品的純度，在230～250℃下,，通過(guò)精餾塔對(duì)有機(jī)純鋁進(jìn)行精餾,，有機(jī)醇鋁以氣體的形式精餾出來(lái)，雜質(zhì)被留在反應(yīng)釜底部,，從而提高有機(jī)純鋁的純度,。
(3)干燥的條件，燒結(jié)溫度的控制及粉碎裝置,，生產(chǎn)出的高純氧化鋁的產(chǎn)品的粒度可通過(guò)燒結(jié)溫度及干燥條件進(jìn)行控制,，可以通過(guò)改進(jìn)粉碎裝置來(lái)提高產(chǎn)品粒度均一性，比如球磨機(jī)等[5],。
目前對(duì)制備過(guò)程中的中間產(chǎn)物（醇鹽）進(jìn)行純化是提高最終產(chǎn)物的有效手段,，常見(jiàn)的除雜純化方法見(jiàn)報(bào)道有：螯合蒸餾法、結(jié)晶法,、萃取法等等,。螯合蒸餾法在純化醇鹽的過(guò)程中利用了醇鹽在加熱條件下比較容易分解的特性，該工藝操作方便,、節(jié)約時(shí)間,、效果明顯。結(jié)晶法的過(guò)程是將醇鹽溶解在某種有機(jī)溶劑中,，然后根據(jù)醇鹽在不同溫度條件下的有機(jī)溶劑中的溶解度不同,，最后通過(guò)降溫使金屬醇鹽結(jié)晶出來(lái)，該方法與螯合蒸餾法相比有節(jié)約能源,、設(shè)備體積小,、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是所需時(shí)間非常長(zhǎng),，很難進(jìn)行規(guī)�,；a(chǎn),。萃取法的主要原理是將金屬醇鹽溶解在有機(jī)溶劑中，使得不溶性物質(zhì)沉降到反應(yīng)器底部進(jìn)而得到比較純凈的物質(zhì)從而來(lái)實(shí)現(xiàn)醇鹽和雜質(zhì)分離的,，這種方法雖然可以彌補(bǔ)一些其它醇鹽的不足之處,，但是同樣所需的時(shí)間比較長(zhǎng)，因此在工業(yè)生產(chǎn)中也不常用到這種方法,。一般的除雜方法只能起到初步除雜的目的,，但是要制備出高純度的氧化鋁，就必須對(duì)高純氧化鋁粉體中的微量元素也要有很好的去除效果[6],。
付高峰[9]等使用鋁含量大于99.9%的鋁片和分析純丙醇制備超細(xì)高純氧化鋁,，需要恒溫水浴加熱、添加異丙醇和氯化汞作為催化劑,，將生成的異丙醇鋁經(jīng)精餾、水解,、老化,、干燥、煅燒等工藝最終制得產(chǎn)品,。
李淑珍[10]采用螯合蒸餾法純化了異丙醇鋁,，主要的實(shí)驗(yàn)過(guò)程是在鋁和異丙醇的反應(yīng)裝置中加入一種螯合劑，這種螯合劑就會(huì)與反應(yīng)體系中的鐵雜質(zhì)形成沸點(diǎn)比較高的螯合物,，有了這個(gè)特性,，那么就可以利用減壓蒸餾的方法使異丙醇鋁和鐵雜質(zhì)元素很好的分離，從而得到純化目的,。這種方法可以對(duì)鐵的去除有很好的效果,，同時(shí)流程簡(jiǎn)單方便，投入的成本不高,。
4 優(yōu)缺點(diǎn)[11]
有機(jī)醇鋁鹽水解法是我國(guó)生產(chǎn)高純氧化鋁經(jīng)常采用的方法,，得到的氧化鋁純度可以達(dá)到99.999%，遠(yuǎn)高于其它制備方法制備的氧化鋁純度,。從有機(jī)醇鋁鹽水解法反應(yīng)的方程式可以看出反應(yīng)幾乎不產(chǎn)生任何有害氣體,，采用的原料多比較環(huán)保，并且反應(yīng)過(guò)程中利用較多的醇還可以進(jìn)行重復(fù)利用,，由此可見(jiàn),，有機(jī)醇鋁鹽水解法具有對(duì)環(huán)境傷害小、節(jié)省原材料,、氧化鋁純度高的優(yōu)點(diǎn),。
但是有機(jī)醇鋁鹽水解法中對(duì)于去除雜質(zhì)較少時(shí)溶液中的雜質(zhì)，操作困難,，這是由于這種條件下雜質(zhì)的走向較難掌握,。因此,，對(duì)于蒸餾過(guò)程要求嚴(yán)格。同時(shí)基于水解和焙燒氧化鋁的團(tuán)聚作用,，對(duì)于水解和焙燒的條件也有嚴(yán)格的要求,。但隨著蒸餾過(guò)程雜質(zhì)的減少，對(duì)雜質(zhì)的走向控制將變得越來(lái)越難,，因此蒸餾過(guò)程的每一步的蒸餾條件都需嚴(yán)格控制,，增加了操作難度。同時(shí)為了避免氧化鋁發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)在,，在水解以及焙燒時(shí),，條件的控制也比較嚴(yán)格。生產(chǎn)成本相對(duì)也較高,，這就使得醇鋁水解法的生產(chǎn)成本增加,。
5 結(jié)語(yǔ)
醇鋁水解法是生產(chǎn)高純氧化鋁較為先進(jìn)的方法，得到的氧化鋁純度可以達(dá)到99.999%,，遠(yuǎn)高于其它方法制備的氧化鋁純度,。但為了控制團(tuán)聚現(xiàn)象和雜質(zhì)的出現(xiàn)，反應(yīng)條件需嚴(yán)格調(diào)控,，導(dǎo)致成本的提高,，今后的發(fā)展趨勢(shì)是提高除雜效率，改進(jìn)反應(yīng)條件以降低成本,、提高產(chǎn)率,。
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