一种片状α-Al2O3的制备方法

本发明涉及al2o3的制备方法，具体地说，是片状α-al2o3的制备方法，属于无机材料。

背景技术：

1、α-al2o3因具有高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘性好等优异的特性，被广泛的应用于电子信息、环保、航空航天、传感、能量存储与转换、照明与显示、生物医药与检测、成像和催化等多个领域。目前报道的单分散的α-al2o3形状有棒状，球状和片状。片状α-al2o3有着独特的二维结构，径向尺寸从几微米到几十微米，厚度从几纳米到几百纳米。因其光滑的表面，所以被用来充当高端晶圆抛光液中的磨料离子进行晶圆抛光、利用其高折射率用作珠光颜料底材、高径厚比使得它具有很大的接触面积，所以也可与一些其他材料复合(如制备耐火复合材料，仿贝壳材料等)等。

2、目前主流的、具有工业化潜力的合成片状α-al2o3的方法主要是溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法、熔盐法、固相法。

3、其中熔盐法是指利用反应物在高温熔融状态的熔盐环境中生长材料的一种方法，高温熔盐为产物的晶核形成与生长提供了良好的生长环境。熔盐法中的熔盐熔点相比于煅烧物体的熔点低，可以有效降低所煅烧物体的烧结温度，且熔融状态熔盐流动性好，为各组分的扩散提供了有利的条件。熔盐法相较于常规方法，具有原料便宜、灵活性高、合成温度低、反应周期短、晶体形貌可控、粉体各组分均匀无偏析、物相纯度高以及工艺简单污染小的特点。

4、cn101891226a将含铝复盐、可溶性碱金属硫酸盐、钛盐、磷酸或可溶性磷酸盐充分干法混合后，先经预烧，再经高温1000-1200℃熔融盐处理得到了平均粒径为5um～80um、厚度0.1～1um、粒径与厚度比30～500的片状α-al2o3。cn112479241b将氢氧化铝与强碱溶液混合，再滴加酸液，然后再经陈化处理获得片状氢氧化铝；将片状氢氧化铝与熔盐混合并在1000-1100℃煅烧，最终得到平均粒径在10um左右，厚度约为0.5um片状氧化铝，但其表面不太光滑有一些颗粒物。wo2006101306a1选择水溶性铝盐或复合铝盐作为铝源，硫酸钠和硫酸钾作为熔盐，通过钛盐、磷酸盐、锌盐和锡盐等添加剂来控制氧化铝的形状和尺寸，在1000-1200℃得到了片状氧化铝。cn104986786a制备混合前驱体溶液：将水溶性铝盐、可溶性盐类、纳米氧化铝晶种和/或片状α-al2o3晶种均匀混合得到前驱体溶液；再向其中加入碱性水溶液，控制水解反应结束时终ph为5.0～9.0，得到含水解产物的混合凝胶；将干燥的混合凝胶在850～1400煅烧，得到长径大于等于4um，厚度小于等于0.1um，径厚比大于等于40的片状α-al2o3粉体；cn105858694a向含铝原料中加入熔盐和na3fso4晶体的到混合物，再将混合物于650-1000℃煅烧得到片状α-al2o3，但其表面十分粗糙。

5、上述工作都用熔盐法制备了片状氧化铝，但基本都是在1000℃以上高温制备，且制备的片状α-al2o3表面不光滑。

6、cn 115974111 a公开一种片状氧化铝的可控制备方法，其将铝盐与尿素混合研磨均匀，干燥后得到尿素铝配合物，然后将尿素铝配合物、可溶性熔盐混合均匀后进行煅烧，得到片状α-al2o3晶种；利用水力分级进行不同范围的粒径尺寸的筛选，得到不同粒径尺寸范围的片状α-al2o3晶种，将片状α-al2o3晶种、铝盐、可溶性熔盐和晶体生长调节剂溶液混匀得到悬浊液a，向碱性水溶液中加入磷酸盐，混匀得到溶液b；在持续搅拌下将溶液b加入至悬浊a中，控制水解反应结束时的ph为6.5-7.5，得到含水解产物的凝胶混合物，将其烘干后得到凝胶混合物固体；凝胶混合物固体在900～1300℃下进行高温煅烧2-6h，升温速率为1～10℃/min；将煅烧后固体用水洗涤，去除可溶性熔盐后干燥得到片状α-al2o3粉体。该方法熔盐法的基础上，并通过水力分级的方法实现晶种颗粒尺寸的可控制备，对粒度有一定的改进，实现晶种粒径尺寸的可控调节，有利于制备粒径均匀片状氧化铝，但是其表面光滑度依旧不够理想。

7、由此可见，低温制备表面光滑、粒度均匀、分散性好的片状α-al2o3成为了业内技术难点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种金属铝配合物的制备方法，并用此金属铝配合物在熔盐法的基础上，加入六氟铝酸盐，低温制备表面光滑的且分散性良好的片状α-al2o3。

2、为此，本发明提供的技术方案是这样的：

3、一种片状α-al2o3的制备方法，依次经过以下步骤：

4、步骤一)制备金属铝配合物

5、(1)将固相铝盐与有机脲在酸化的溶液中室温反应反应10～30min，得到金属铝配合物水溶液；

6、所述的固相铝盐、有机脲的摩尔比为1∶1-1∶6；

7、步骤二)制备片状α-al2o3

8、(1)将可溶性熔盐和无机盐添加剂加入到步骤一)所得到的金属铝配合物中，再加入六氟铝酸盐，搅拌并加热60-120℃，反应15～45min，得到半透明溶液a。

9、所述固相铝盐、可溶性熔盐、无机盐添加剂、六氟铝酸盐的摩尔比为：100∶100∶1∶0.5-100∶100∶600∶5∶10

10、(2)将半透明溶液a放入烘箱烘干后，使用研钵研磨均匀得到粉末b；

11、(3)将混合均匀的粉末b放置在氧化铝陶瓷坩埚内，送入马弗炉，进行高温烧结，其中，烧结温度800-1200℃，升温速率为1～10℃/min，保温时间为2-10h。

12、优选的，上述的片状α-al2o3的制备方法，步骤一)和步骤二)所述的固相铝盐为铝的含氧酸盐和或铝的卤代盐。

13、优选的，上述的片状α-al2o3的制备方法，步骤一)所述的有机脲为尿素或者硫脲。

14、优选的，上述的片状α-al2o3的制备方法，步骤二)所述的搅拌方式为磁力搅拌或者机械搅拌。

15、优选的，上述的片状α-al2o3的制备方法，步骤二)所述的可溶性熔盐为氯化钠，硫酸钠，氟化钠，氯化钾，硫酸钾，氟化钾，氯化锂，硫酸锂和氟化锂中的一种或其他几种任意组合。

16、优选的，上述的片状α-al2o3的制备方法，步骤二)所述的无机盐添加剂为磷酸钠、磷酸二氢钠、六偏磷酸钠、三偏磷酸钠中的一种或任意组合。

17、优选的，上述的片状α-al2o3的制备方法，步骤二)中所述的六氟铝酸盐包括冰晶石、钾冰晶石的一种或其组合。

18、进一步的，上述的片状α-al2o3的制备方法，步骤二)中所述的六氟铝酸盐进行了不同时间(0-12h)的球磨。

19、与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下技术优点：

20、1、本发明提供的技术方案固相铝盐与有机脲在酸化的溶液中室温反应，本技术提供的技术方案加在酸性条件下反应，有效抑制铝盐的水解，使其与尿素更好的形成配合物。

21、2、本发明提供的技术方案通过一锅溶液法制备了金属铝配合物，并利用此配合物在熔盐法的基础上在800℃～1200℃下煅烧得到了片状α-al2o3粉体，具有原料便宜，工艺简单，节省时间，能耗较低的优点。

22、3、本发明提供的技术方案通过引入不同粒径的六氟铝酸盐，有助于γ相氧化铝的溶解在熔盐中，加快在熔盐中的扩散和传质速率。精确调控其用量，实现片状a-al2o3形貌的可控调节，减少团聚，得到了粒度分布窄、表面光滑、单分散性好、高径厚比的片状α-al2o3粉体。

23、总而言之，本技术提供的技术方案在800℃的低温下，在硫酸钠-硫酸钾熔盐中引入冰晶石和磷酸钠，以铝-尿素配合物为前驱体，成功地合成了分散良好的片状α-al2o3单晶。在该熔盐体系中，我们通过引入痕量的磷酸钠和冰晶石，克服了晶体在低温生长时容易团聚降低界面能的问题。该合成方法简单易行，节省时间。且原料便宜同时合成温度低，十分符合节能减排的工业生产理念，非常有潜力实现工业化生产。