专利名称：莫来石/刚玉前驱体、纳米莫来石/刚玉的制备方法
技术领域：
本发明涉及莫来石/刚玉的制备方法，具体涉及一种莫来石/刚玉的前驱体、微沸法制备纳米莫来石/刚玉的方法。
背景技术：
莫来石是一系列由铝硅酸盐组成的矿物统称，是铝硅酸盐在高温下生成的矿物，具有热震稳定性好、抗蠕变性能优异、热膨胀系数低、导热系数低、介电系数低等特点，但是，其硬度和抗侵蚀性能略差；而刚玉具有较高的硬度，抗氧化，抗侵蚀能力，但是其抗热稳定性和抗蠕变性较差。为此，人们采用不同的方法制备出莫来石/刚玉材料，从而获得具有抗热震性好、抗蠕变性好、抗抗侵蚀能力强、强度高的复合材料。目前，已经采用不同的原 料制备莫来石/刚玉材料，如刚玉与莫来石为原料，高铝矾土为原料，氧化铝粉与硅粉为原料，氧化铝和铝矾土为原料等。制备方法多为烧结法，很少采用化学法。而化学法制备纳米莫来石/刚玉材料多在溶液中进行，不需要特殊的设备，具有操作简单，纯度高，反应易控等优点。目前，制备莫来石/刚玉材料有公开号为CN101602605A的专利，公开了一种采用高铝矾土粉料、高岭土粉料、添加剂和粘结剂混匀作为配合料，利用高温烧结方法制备“莫来石/刚玉复相材料的制备方法”；公开号为CN102757244A的专利，公开了一种采用包含板状刚玉、白刚玉、棕刚玉、莫来石、硅线石、锆英石、Q-A1203、硅微粉、粘土和结合剂混匀作为配合料，利用烧结方法制备“刚玉莫来石锆质耐火材料及其制备方法”；公开号为CN102674863A的专利，公开了一种采用电熔莫来石、电熔白刚玉、板状刚玉、a_A1203微粉、高岭土、活化剂、结合剂组成为混合料，采用烧结法制备“一种1750°C高温刚玉莫来石推板配方及制备工”。以上几种方法都是采用烧结法制备莫来石/刚玉材料，目前尚未见有以化学湿法制备纳米莫来石/刚玉材料的报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是一种以铝粉和硅溶胶为前驱体，采用微沸法制备纳米莫来石/刚玉的方法，该工艺方法操作简单方便、反应易控，设备少，投资小，生产成本低，效率高，所得产品纯度高。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是
设计一种莫来石/刚玉前驱体的制备方法，包括以下步骤
(1)在搅拌的情况下，取铝粉加入0.2 0. 6 mol-L-1稀盐酸溶液中，直至反应溶液由混浊变为澄清无色的氯化铝溶液；
(2)在搅拌的情况下，取一定量蒸馏水加入20 40wt %的硅溶胶溶液中，搅拌至混匀，制备出浓度为0. 05 0. 20 mol.L—1硅溶胶；
(3)在搅拌的情况下，将所述氯化铝溶液缓慢加入微沸(即温度刚刚到沸点临界点)的上步所得硅溶胶中，且使反应溶液中的铝、硅摩尔比为7 9 :1，同时按照铜离子摩尔数铝硅摩尔数之和=0. 5 2. 0:100的比例加入铜催化剂溶液，反应完全后保温放置12 24h，最后利用红外热源加热烘干，收集干燥物，即得莫来石/刚玉前驱体；所述铜催化剂溶液中铜离子浓度为0. 02 0. 5 mol.L'在所述步骤(I)中，稀盐酸过量0.01 0.05mol。一种纳米莫来石/刚玉的制备方法，包括以下步骤
(1)按权利要求I或2所述的微沸法制备方法制备出莫来石/刚玉前驱体；
(2)取上步所得莫来石/刚玉前驱体细磨后，再置于电炉加热装置中以5 20°C^irT1的升温速率加热至1300°C 1400°C煅烧I 6h后，即得纳米莫来石/刚玉。本发明具有积极有益的效果 所采用的原料来源广泛，价格低；工艺方法操作简单方便、反应易控，生产安全，设备少，投资小，容易建厂生产；产品生产周期短，效率高，成本低，纯度高，形貌可控，重复性好，可按需生产；制备的纳米莫来石/刚玉的粒径主要分布在50 150nm之间，参见图2。
图I为本发明微沸法制备纳米莫来石/刚玉的工艺流程示意 图2、图3、图4分别为以本发明方法制备出的不同批次的纳米莫来石/刚玉的SEM图P曰。
具体实施例方式以下结合具体实施例进一步阐述本发明。下述实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料及试剂，如无特别说明，均购自常规化学试剂商店。实施例I 一种纳米莫来石/刚玉(铝硅比为7 1)的制备方法，包括以下步骤 称量2. 698克铝粉，然后在搅拌的条件下缓慢放入1500ml浓度为0. 2 mo I-L^1盐酸
溶液中，直至完全反应后，将其缓慢加入至286ml浓度为0.05 mol*!/1的微沸的硅溶胶中，同时加入铜离子(摩尔浓度为0.02 mol-r1)的催化剂溶液6ml，反应完全后保持12h，接着用红外加热烘干，最后将烘干后粉料磨细后放入电炉中加热至1300°C (升温速率为 20°C ^irT1),并保温1.0 h,即可制备出纳米莫来石/刚玉。制备的纳米莫来石/刚玉的SEM见图3，纳米莫来石/刚玉材料的粒径主要分布在50 IOOnm之间。实施例2 —种纳米莫来石/刚玉(铝硅比为9 :1)的制备方法，包括以下步骤 称量5. 396克铝粉，然后再搅拌的条件下缓慢放入IOOOml浓度为0. 6 mol*!/1盐酸溶
液中，直至完全反应后，将其缓慢加入至37ml浓度为0. 6 mo I* 的微沸硅溶胶中，同时加入铜离子(摩尔浓度为0. 2 mol*!/1)的催化剂溶液4. 4ml，反应完全后保持24h，接着用红外加热烘干，最后将烘干后细粉磨细后放入电炉中加热至1400°C(升温速率为 5°C ^irT1),并保温6h，即可制备出纳米莫来石/刚玉。制备的纳米莫来石/刚玉的SEM见图4，纳米莫来石/刚玉的粒径主要分布在100 150nm之间。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
权利要求
1.一种莫来石/刚玉前驱体的制备方法，包括以下步骤 (1)在搅拌的情况下，取铝粉加入O.2 O. 6 mol-L-1稀盐酸溶液中，直至反应溶液由混浊变为澄清无色的氯化铝溶液； (2)在搅拌的情况下，取一定量蒸馏水加入20 40wt %的硅溶胶溶液中，搅拌至混匀，制备出浓度为O. 05 O. 20 mol.L—1硅溶胶； (3)在搅拌的情况下，将所述氯化铝溶液缓慢加入微沸的上步所得硅溶胶中，且使反应溶液中的铝、硅摩尔比为7 9 :1，同时按照铜离子摩尔数铝硅摩尔数之和=0. 5 2.0:100的比例加入铜催化剂溶液，反应完全后保温放置12 24h，最后利用红外热源加热烘干，收集干燥物，即得莫来石/刚玉前驱体；所述铜催化剂溶液中铜离子浓度为O. I O. 5moI·L 1。
2.根据权利要求I所述的莫来石/刚玉前驱体的制备方法，其特征在于，在所述步骤(I)中，稀盐酸过量O. 01 O. 05mol。
3.—种纳米莫来石/刚玉的制备方法，包括以下步骤 (1)按权利要求I或2所述的莫来石/刚玉前驱体的制备方法制备出莫来石/刚玉前驱体； (2)取上步所得莫来石/刚玉前驱体细磨后，再置于电炉加热装置中以5 20°C^irT1的升温速率加热至1300°C 1400°C煅烧I 6h后，即得纳米莫来石/刚玉。
全文摘要
本发明涉及一种莫来石/刚玉前驱体、纳米莫来石/刚玉的制备方法。该方法是先以铝粉、硅溶胶和盐酸为莫来石/刚玉的起始原料，铜离子为催化剂，采用化学法制备纳米莫来石/刚玉前驱体，再经高温煅烧，即可得到纳米莫来石/刚玉。该发明方法原材料易得、制备工艺较简单、反应易控、无需大型特殊设备，投资少，生产成本较低，产品生产周期短，效率高，纯度高，形貌可控，重复性好，可按需生产，制备的纳米莫来石粒径主要分布在50～150nm之间，具有较好的工业利用前景。
文档编号C04B35/10GK102963916SQ20121049401
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者杨中正, 岳红琴, 李克亮, 陈希, 严亮, 张旭芳, 邢振贤, 霍洪媛 申请人:华北水利水电学院, 岳红琴