本发明涉及氧化铝的制备技术领域，尤其涉及一种纳米氧化铝的制备方法及其应用。
背景技术：
随着社会工业的不断发展，近些年来一些大城市以及重工业城市环境污染、非可再生能源匮乏等问题已经不容小觑，因此绿色能源的开发及资源合理化运用便成为重要的发展方向。
铝空气电池是一种具有高能量密度的新能源电池，具体结构为铝合金作为电池负极，氢氧化钠溶液为电解液，以氧作为电池正极，工作时摄取空气中的氧，在电池放电时铝合金负极被不断消耗并生成al(oh)3。此外，燃料电池要使用氢气，氢气来源技术方案中具有较高的商业价值的铝金属制氢路线，该工艺路线同样有氢氧化铝副产物生成。从原理上来看，氢氧化铝可通过热解的方式的到氧化铝，而氧化铝可用于锂电池隔膜的涂覆层，以提供绝缘、隔热和耐高温的性能。因此，可以采用化学处理方法将氢氧化铝转化为高纯度氧化铝。
目前制备高纯氧化铝的方法有中和沉淀法、水热合成法、活性铝粉的水解反应、无机铝盐溶胶凝胶法等。其中，中和沉淀法，具体是将氢氧化铝溶解至浓硫酸中再加水稀释，用氨水中和，控制中和速度并在40℃强力搅拌，在ph＝2时加入添加剂，通过活性炭过滤，滤液中加入添加剂，中和至ph＝4.5值得氢氧化铝胶状体后再煅烧，工艺过程相对复杂；水热合成法的温度一般只能达到400℃左右，而氢氧化铝转化为氧化铝的最低温度需要450℃及以上，因此，一方面成本大，另一方面具有一定危险性；活性铝粉对铝粉活性及粒度需要在急冷雾化装置(冷却速率105～107k/s)将熔融金属过热至200～300℃进行喷制，得到平均粒度为5～10um的活性铝粉，实验条件要求严格。
技术实现要素：
针对现有技术制备高纯氧化铝方法中存在的对原料要求高、制备工艺复杂以及成本高等问题，提供一种纳米氧化铝的制备方法及其应用。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种纳米氧化铝的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤s01、将氢氧化铝进行清洗除杂处理；
步骤s02、将步骤s01得到的氢氧化铝制成悬浊液，然后进行喷雾干燥处理，再于1100℃～1200℃中烧制处理；或者，
将步骤s01得到的氢氧化铝进行加热处理，再经过球磨处理。
本发明提供的纳米氧化铝的制备方法，工艺简单，反应时间短，工艺可控，粒径可控，产物纯度高达99.9％及以上，得到的纳米氧化铝粒径达到d50＜800nm的水平。
本发明纳米氧化铝的制备方法制备的纳米氧化铝，可用于锂离子电池的陶瓷隔膜中，将其涂覆于陶瓷隔膜表面，不仅能够提高陶瓷隔膜的性能，还能够步优化铝资源的再回收利用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种纳米氧化铝的制备方法。
所述纳米氧化铝的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤s01、将氢氧化铝进行清洗除杂处理；
步骤s02、将步骤s01得到的氢氧化铝制成悬浊液，然后进行喷雾干燥处理，再于1100℃～1200℃中烧制处理；或者，
将步骤s01得到的氢氧化铝进行加热处理，再经过球磨处理。
在一优选实施例中，氢氧化铝原料来自铝空气电池放电后的产物氢氧化铝或者铝金属制氢所产生的副产物氢氧化铝，采用铝空气电池的放电产物或者制氢产物作为原料，能有效提高铝资源的回收利用率。
优选地，将氢氧化铝进行清洗除杂处理的步骤为，向氢氧化铝中加入具有强酸性的无机酸溶液，如硝酸溶液、盐酸溶液，调节ph值为5.0～6.0，使得氢氧化铝中的杂物得以去除，然后进行抽滤处理，采用蒸馏水反复多次抽滤，得到氢氧化铝沉淀。
为了使得抽滤效果更加良好，优选抽滤3～5次。
通过步骤s01的清洗除杂处理，可以将氢氧化铝含有的杂质以及油污给去除，避免后续对氧化铝纯度有负面影响。
步骤s02为两种并列的处理方式，无论是喷雾干燥再烧制处理还是先分段加热处理再球磨处理，其产物纯度均高达99.9％及以上，得到的纳米氧化铝粒径达到d50＜800nm的水平。
优选地，所述悬浊液的固含量为40％～50％，在该固含量下，喷雾颗粒均匀细致，使得喷雾干燥得到的颗粒比表面大且方便烧制。
优选地，喷雾干燥处理中，喷雾干燥机的入塔温度为550℃～650℃，出塔温度为110℃～150℃。喷雾干燥过程中采用蠕动泵将氢氧化铝悬浊液原料送入塔中，流量控制在120～160ml/min，流量大于160ml/min，来不及干燥，得到的颗粒相互粘连，造成制粒不均匀，而流量小于120ml/min时，则会造成设备浪费能耗。
优选地，上述将喷雾干燥处理后的氢氧化铝置于1100℃～1200℃中进行烧制处理，烧制处理的时间为1h～2h。
优选地，上述烧制处理采用的设备为马弗炉。
优选地，所述加热处理包括先将步骤s01得到的氢氧化铝置于110℃～200℃中处理1～2h，经冷却后转移至600℃～800℃中进行烧制1～2h，再经过冷却后置于1100℃～1200℃中烧制1～2h。通过上述分段加热的调控使得氢氧化铝先转化为γ-氧化铝，然后再转化为α-氧化铝。
优选地，上述加热处理使用的设备为马弗炉。
优选地，球磨处理中，控制球磨转速为200r/min～400r/min，控制球磨的时间为1～3h。通过采用高能球磨机对分段加热处理后的氧化铝进行粒径细化，避免颗粒与颗粒之间发生粘连。
本发明上述实施例通过两种方式，实现将铝空气电池或者铝金属制氢反应的副产物氢氧化铝转变为可以利用的纳米级氧化铝，工艺简单，反应时间短，工艺可控，粒径可控，产物纯度高达99.9％及以上，得到的纳米氧化铝粒径达到d50＜800nm水平，该制备方法有效地提高了铝空气电池反应产物以及铝金属制氢的副产物的回收利用。
相应地，本发明除了提供纳米氧化铝的制备方法外，还进一步提供了将该纳米氧化铝的一种应用。
在一实施例中，将上述方法制备的纳米氧化铝用于锂离子电池的陶瓷隔膜中。
其应用的具体应用方法为：将纳米氧化铝与凝胶剂、溶剂进行混料处理，获得纳米氧化铝浆料，然后将所述纳米氧化铝浆料涂覆于陶瓷隔膜表面。
优选地，所述凝胶剂为聚偏氟乙烯；所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮；所述纳米氧化铝、凝胶剂、溶剂按照质量比为(4～6):(90～94):(1～2)。
优选地，纳米氧化铝浆料的粘度为180～220mpa.s。
为了更好的说明本发明实施例提供的纳米氧化铝的制备方法，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
(1)、将铝空气电池产生的20g氢氧化铝废液中加入硝酸溶液中，用ph试纸检测至溶液ph为5；
(2)、ph检查合格后，抽滤清洗5次，得到7.56g氢氧化铝；
(3)、将抽滤得到的产物制成固含量为45％的悬浊液，放入在喷雾干燥塔内，控制流量为150ml/min，控制入塔温度为550℃，出塔温度为110℃，经过喷雾干燥处理，将得到的氢氧化铝进行冷却处理，冷却后1100℃烧结2h，得到高纯氧化铝6.9g，经计算，回收率达到91.3％。
实施例2
(1)、将铝空气电池产生的100g氢氧化铝废液加入硝酸溶液中，并加入水，用ph试纸检测至溶液ph为6；
(2)、ph检查合格后，抽滤清洗8次，得到53.1氢氧化铝；
(3)、将抽滤得到的产物制成固含量为45％的悬浊液，放入在喷雾干燥塔内，流量为150ml/min，控制入塔温度为650℃，出塔温度为140℃，经过喷雾干燥处理，将得到的氢氧化铝进行冷却处理，冷却后1200℃烧结1h，得到高纯氧化铝48g，经计算，回收率达到90.4％。
实施例3
(1)、将铝空气电池产生的20g氢氧化铝废液加入硝酸溶液，用ph试纸检测至溶液ph为5；
(2)、ph检查合格后，抽滤清洗6次，得到8.0g氢氧化铝；
(3)、将抽滤得到的产物放入坩埚内，于110℃中烘烤1h，冷却至室温后，继续于坩埚内600℃烧结2h，然后冷却；冷却至室温后，又升温至1100℃，烧结2h，将烧结得到的产物转移至球磨罐中，按照质量比为烧结产物：氧化锆球磨珠＝1:1，球磨转速为200r/min的速度球磨3h，得到高纯度氧化铝7.5g，经过计算，回收率达到93.8％。
实施例4
(1)、将铝空气电池产生的100g氢氧化铝废液加入硝酸溶液中，用ph试纸检测至溶液ph为6；
(2)、ph检查合格后，抽滤清洗8次，得到39.8g氢氧化铝；
(3)、将抽滤得到的产物放入坩埚内，于120℃中烘烤1h，冷却至室温后，继续于坩埚内650℃烧结1.5h，然后冷却；冷却至室温后，又升温至1200℃，烧结1h，将烧结得到的产物转移至球磨罐中，按照质量比为烧结产物：氧化锆球磨珠＝1:3，球磨转速为400r/min的速度球磨1h，得到高纯度氧化铝36g，经过计算，回收率达到90.5％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。