一种多孔球形黑铝的制备方法与流程

本发明涉及黑铝的制备方法，具体涉及一种多孔球形黑铝的制备方法。

背景技术：

黑铝具有良有好的结合力、耐蚀性，常用来在金属表面增镀黑铝防止其氧化破损，以保护其他金属，防止金属器件损坏。很多工艺在金属表面增镀黑铝防止其氧化破损。

现有的制备黑铝的方法有真空蒸发淀积法和阳极氧化沉积法。采用真空蒸发淀积法制备黑铝，是在2×10 ^-1Pa真空度下将蒸发物质加热到相当高的温度使其达到汽化状态，蒸发物质以直线轨迹飞向衬底，并在衬底表面凝积成薄膜，其原理是由于真空度低，气体分子的平均自由程较小，铝原子从蒸发源到屏的过程中要和气体分子发生数百次碰撞，使得铝原子结合在一起的几率增加，形成较大的颗粒，铝原子与气体分子相碰撞也可能形成气体的吸附，而最后形成多孔疏松状薄膜的黑铝。采用阳极氧化沉积法制备黑铝，是将铝箔在去离子水中清洗，然后在150V电压0.3M磷酸水溶液中进行阳极氧化，得到具有孔结构的氧化铝，并将其转移到金属蒸发系统物理气相沉积室（PVD）中使铝沉积自聚形成黑铝。

本发明的目的是提供一种在常压条件下，以普通铝粉为原料制备粉末状可控球形黑铝的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多孔球形黑铝的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多孔球形黑铝的制备方法，是以普通铝粉为原料，以三氯化铝和碘为引发剂，加入溴乙烷进行活化反应，生产烷基铝，然后升温回流制得黑色固体，加入四氢呋喃后进行清洗，即得多孔球形黑铝。

进一步地，所述的普通铝粉：三氯化铝：碘的质量比为20～40:2:1。

所述的普通铝粉与溴乙烷的用量比为1g:7～10mL。

所述的普通铝粉与四氢呋喃的用量比为1g：5～10mL。

所述的活化反应的温度为35～65℃，反应时间为30～60min，优选为45～55℃，反应时间为50～60min。

所述的升温回流的温度为65～120℃，反应时间为20～40min。为85～100℃，反应时间为30～40min。

普通铝粉表面有薄厚不均匀的氧化铝膜，对其内部铝粉进行保护，本发明以三氯化铝和碘作为反应的引发剂，由于反应物中有少量的水存在，与三氯化铝反应形成酸，酸与薄厚不均匀的氧化铝发生局部“侵蚀”，使内部铝原子释放与溴乙烷反应生成烷基铝，多余的氧化铝棱角反应后就形成了具有孔结构的球形氧化铝膜，随后升高温度，且体系是放热的，形成局部高温使烷基铝中的碳铝键断裂，部分铝原子回落进入氧化铝孔中形成球形多孔黑铝。

本发明方法以普通铝粉为原料制备可控球形黑铝，工艺简单，易于操作，成本低，产率高，可用于水处理，有效脱盐。

附图说明

图1为实施例1球形多孔黑铝与普通铝粉的红外吸收光谱图；

图2为实施例1球形多孔黑铝和普通铝粉的XRD图；

图3为实施例1球形多孔黑铝的拉曼测试；

图4为实施例1球形多孔黑铝的外形照片；

图5为实施例1球形多孔黑铝与普通铝粉溶于水的图片。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种多孔球形黑铝的制备方法，步骤为：

在常压下，先通12min氢气排尽体系内空气，在250 mL三口烧瓶中加入1g普通铝粉，加入0.1g的活化剂三氯化铝、0.05g的碘，再加入9-10mL溴乙烷，在45-55℃温度范围内进行反应反50-60min，当体系有大量白烟产生时，有烷基铝生成，然后升温至85-100℃持续回流30-40 min，观察瓶内有大量黑色固体生成，加8-10mL四氢呋喃与烷基铝络合对液体进行保护，抽滤得到黑色固体，最后用有机溶剂对其清洗得多孔球状黑铝，产率可达到88-90%。

对所得多孔球形黑铝进行红外，XRD，拉曼，SEM测试；图1为所得黑铝与普通铝粉的红外表征对比图，从图中可以看出，波数3467cm-1处的吸收峰主要为铝粉的特征峰，表明所制得的黑铝红外图和铝的基本一致；图2是黑铝和普通铝粉的XRD衍射图，从图中衍射峰出现的位置可以看出2θ在38.47°、44.73°、65.13°、78.22°的这四个强衍射峰，与铝粉标准卡片JCPDF:04-0787的衍射峰一致，这与红外分析对应，由此可知样品是黑铝，普通铝粉的外层有氧化铝膜，本发明所制得的黑铝和普通铝粉的XRD一致，表明也有氧化铝的存在；图3是普通铝粉和黑铝的拉曼图，从图中可以看出黑铝和普通铝粉的峰基本一致，表明所制备的黑色样品是黑铝，与红外和XRD分析相对应。

本实施例制得的黑铝的外形照片如图4所示，为了测量黑铝的吸热性能选取两个洁净的小瓶向其中分别加入0.10g黑铝和普通铝粉，用量筒量取等量等温水15mL加入瓶中，实验现象如图5所示，从图中可以看出普通铝粉加入水后渐渐沉在水底，由于黑铝有孔结构且粒径较小可以浮在水表面，在太阳光照下有大量气泡产生；将黑铝水溶液置于太阳光下照射4小时，用红外非接触式额温计每30min测一次液体表面温度，对体系温度进行记录如表1，

表1 黑铝吸热性能测试数据

加入黑铝的水温明显升高，基本可升高8℃，结果表明黑铝有良好的吸热性能。

实施例2

一种多孔球形黑铝的制备方法，步骤为：

在常压下，先通12min氢气排尽体系内空气，在250 mL三口烧瓶中加入2g普通铝粉，加入0.1g的活化剂三氯化铝、0.05g的碘，再加入7-8mL溴乙烷，在35-45℃温度范围内进行反应反30-40min，当体系有大量白烟产生时，有烷基铝生成，然后升温至100-120℃持续回流25-35min，观察瓶内有大量黑色固体生成，加5-7mL四氢呋喃与烷基铝络合对液体进行保护，抽滤得到黑色固体，最后用有机溶剂对其清洗得多孔球状黑铝。

实施例3

一种多孔球形黑铝的制备方法，步-骤为：

在常压下，先通12min氢气排尽体系内空气，在250 mL三口烧瓶中加入1.75g普通铝粉，加入0.1g的活化剂三氯化铝、0.05g的碘，再加入8-9mL溴乙烷，在55-65℃温度范围内进行反应反40-50min，当体系有大量白烟产生时，有烷基铝生成，然后升温至65-85℃持续回流20-30min，观察瓶内有大量黑色固体生成，加7-9L四氢呋喃与烷基铝络合对液体进行保护，抽滤得到黑色固体，最后用有机溶剂对其清洗得多孔球状黑铝。