专利名称：高纯纳米级氧化铝的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化铝的制备方法，尤其是指一种高纯纳米级氧化铝的制备方法。
一般上，人们把产品纯度大于99.9％的称为高纯产品；把直径小于100nm的称为纳米级材料，把材料颗粒直径为0.1μm～1μm的称为亚微米级材料，把材料颗粒直径为1μm～10μm的称为微米级材料；通常，把微米级、亚微米级和纳米级材料总称为超微细材料。
我们知道，高纯超微细氧化铝作为一种新兴的高科技产品在国内外市场上具有广阔的前景，然而，普通的加工手段已不能满足制备高纯超微细氧化铝的要求，于是人们摸索出各种能满足制备高纯超微细氧化铝的方法，这些方法主要有硫酸铝铵热解法即氨明矾热解法(如中国专利“高纯超细氧化铝生产工艺及装置”，ZL93110316，已终止)，醇盐水解法(如中国专利“超微细高纯氧化铝的制备方法”，ZL91111373，已终止；“超高纯超细氧化铝粉体制备技术”，申请号97103240)，低碳烷基铝水解法(如中国专利“一种制备高纯氧化铝的方法”，ZL97104442)，氯乙醇法，结晶氯化铝热解法，火花放电法，碳酸铝铵热分解法，改良拜耳法，铝盐溶胶—凝胶法(如中国专利“纳米级α—三氧化二铝颗粒的制备方法，ZL93108450，已终止；“纳米级氧化铝的生产工艺”，申请号95105843，视撤；“尺寸可控纳米、亚微米级氧化铝粉的制备方法，ZL92104368)等。
所谓的醇盐水解法，是把高纯度的烷基铝或醇铝加水分解生成水合氧化铝通过焙烧而获得所需的产品。中国专利“超微细高纯氧化铝的制备方法”(ZL91111373，已终止)，采用低碳醇铝水解反应方法制备，采用纯度大于99.99％的低碳铝参加水解反应，得到的一水氧化铝进行焙烧得高纯超微氧化铝，对焙烧速度进行阶段性的控制，用该法制得的产品粒度均匀，但难以达到纳米级。中国专利也公开了“超高纯超细氧化铝粉体制备技术”(申请号97103240)，是采用有机合成法将铝和醇加催化剂通过合成、提纯、水解、焙烧等工艺，制备出高纯度的中心粒径在0.2μm～0.3μm的氧化铝。
本发明的目的在于提供一种高纯纳米级氧化铝的制备方法，用该法制得的产品晶粒尺寸小、纯度高、活性大，且该法具有良好了环境效益。
为达到上述目的，本发明采取的解决方案是一种高纯纳米级氧化铝的制备方法，采用高纯度有机醇铝参加水解反应，在45℃～90℃温度下，无机酸或有机酸的存在下，生成中间产物氢氧化铝；将氢氧化铝在105℃温度下干燥、400℃～950℃温度下焙烧，制得晶粒尺寸为8nm～20nm、形貌呈球状、纯度大于99.99％的γ-Al2O3。
本发明与以往工艺(方法)的不同之处在于1、本发明制备的Al2O3晶粒尺寸小。以往工艺制得的氧化铝晶粒尺寸为10nm～60nm，有的甚至在300nm以上。本工艺制得的纳米氧化铝为8nm～20nm。
2、本发明制得的氧化铝纯度高。以往工艺在原料上往往采用无机铝盐，如硫酸铝、硝酸铝、硫酸铝铵等，由于这些盐本身纯度低，提纯过程复杂，一般来说，只能制得99.9％或纯度更低的产品。本工艺可以制得Al2O3含量99.99％或99.995％。
3、本发明制备的Al2O3活性大。以往工艺制备的氧化铝，需在650℃温度下除去NH3、850℃温度下除去SO2等有害气体，因此很难在较低的温度范围内制得活性大的γ-Al2O3。由于本发明中原料醇铝的组成元素为C、H、O、Al，不存在NH3、SO2等成份，所以可以在400℃～950℃温度下转变为活性大的γ-Al2O3。
4、本发明环境效益显著。以往工艺，如硫酸铝铵热分解法、碳酸铝铵热分解法及改良拜耳法等，在制备过程中，会有大量的NH3、SO2或SO3等腐蚀性气体或液体排放，不仅对设备和仪表有严重的腐蚀，而且严重污染环境，影响人们的身体健康。本发明的废气为少量CO2和H2O，无废水和废渣排放，因而，具有良好的环境效益。
5、以往工艺制备的氧化铝，工艺流程复杂，难以规模化。本发明所采用的工艺简单，投资省，易于实现工业化，而且成本低廉。
下面结合实施例对本发明再作描述。
实例1在三口反应烧瓶中加入乙醇铝80g、去离子水36ml，再加入5ml浓度为98％的硫酸，反应温度控制在65℃，在搅拌下反应时间4.5hr，在反应瓶中老化12hr。将料液过滤，用去离子水洗涤，在105℃烘干，400℃焙烧1hr，得到γ-Al2O325.7g，晶粒尺寸为8nm，形貌为球状，纯度99.99％。
实例2在三口反应烧瓶中加入异丙醇铝100g、去离子水50ml，再加入3ml浓度为99.5％的醋酸，反应温度控制在65℃，在搅拌下反应时间5.5hr，在反应瓶中老化18hr。将料液过滤，用去离子水洗涤，在105℃烘干，850℃焙烧1hr，制得γ-Al2O325.2g，晶粒尺寸为12nm，形貌为球状，纯度99.99％。
实例3在三口反应烧瓶中加入仲丁醇铝120g、去离子水28ml，再加入6ml浓度为36％的盐酸，反应温度控制在86℃，在搅拌下反应时间6hr，在反应烧瓶中老化12hr。将料液过滤，用去离子水洗涤，105℃烘干，950℃焙烧1.5hr，得到γ-Al2O324.5g，晶粒尺寸为12nm，形貌为球状，纯度99.995％。
权利要求
1.一种高纯纳米级氧化铝的制备方法，采用高纯度有机醇铝参加水解反应，其特征在于在45℃～90℃温度下，在无机酸或有机酸的存在下，生成中间产物氢氧化铝；将氢氧化铝在105℃温度下干燥、400℃～950℃温度下焙烧，即制得晶粒尺寸为8nm～20nm、形貌呈球状、纯度大于99.99％的γ-Al2O3。
2.根据权利要求1所述的一种高纯纳米级氧化铝的制备方法，其特征在于所述的无机酸或有机酸包括98％的硫酸、99.5％的醋酸、36％的盐酸。
3.根据权利要求1所述的一种高纯纳米级氧化铝的制备方法，其特征在于所述的水解反应其反应温度控制在65℃～86℃，在搅拌下反应时间4.5hr～6hr，在反应瓶中老化12hr～18hr。
4.根据权利要求1所述的一种高纯纳米级氧化铝的制备方法，其特征在于将所述的生成中间产物氢氧化铝的料液过滤，用去离子水洗涤。
5.根据权利要求1所述的一种高纯纳米级氧化铝的制备方法，其特征在于所述的中间产物氢氧化铝焙烧1hr～1.5hr。
全文摘要
本发明公开了一种高纯纳米级氧化铝的制备方法,采用高纯度有机醇铝参加水解反应,在45℃～90℃温度下,无机酸或有机酸的存在下,生成中间产物氢氧化铝;将氢氧化铝在105℃温度下干燥、400℃～950℃温度下焙烧,制得晶粒尺寸为8nm～20nm、形貌呈球状、纯度大于99.99%的γ－Al
文档编号C01F7/44GK1341559SQ0112154
公开日2002年3月27日 申请日期2001年6月18日 优先权日2001年6月18日
发明者连加松, 连四海, 连千荣, 金锦庚, 周文平 申请人:乐清市超微细化工有限公司