本发明属于功能陶瓷领域，具体涉及一种多孔氧化铝微球的制备方法。
背景技术：
：高纯氧化铝粉体产品是纯度在99.99％以上的新型功能材料，是二十一世纪新材料中产量最大、产值最高、用途最广的尖端材料之一。它具备常规材料所不具有的一系列光、电、磁、热和机械等特性，因而被广泛应用于光学、化工及特种陶瓷等多个领域。氧化铝具有多种相态，而得以广泛应用的主要是γ相和α相两种。其中，γ相氧化铝粉主要用于焰熔法蓝宝石晶体生产原料、催化剂载体涂层、锂电池隔膜涂层、等等。通常这些应用市场要求氧化铝粉要具备较高的纯度、窄的粒度分布、良好的流动性、较大的比表面积。因此，如何制造多孔球形高纯氧化铝粉体满足市场需求，是目前亟待解决的问题。技术实现要素：针对现有技术中的问题，本发明提供一种多孔氧化铝微球的制备方法，填补了多孔高纯氧化铝微球的空缺，提供的制备方法简单易行，无化学污染，适用于工业化生产。为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种多孔氧化铝微球的制备方法，所述制备方法按照如下步骤：步骤1，将聚乙烯吡咯烷酮溶解在无水乙醇中，超声搅拌20-40min，冷却后得到分散醇液；步骤2，将碳酸铝铵和氯化钠加入至分散醇液中，搅拌均匀后形成均一状态的悬浊液；步骤3，将悬浊液放入减压蒸馏反应釜中进行减压蒸馏反应20-50min，得到粘稠浓缩液；步骤4，将粘稠浓缩液中加入模具中缓慢加热至乙醇完全去除，得到氧化铝球形前驱体；步骤5，将氧化铝球形前驱体放入马弗炉中梯度加压反应2-4h，缓慢泄压后进行梯度烧结反应4-6h，自然冷却后得到多孔氧化铝球体；步骤6，将多孔氧化铝球体放入在去离子水中超声反应3-4h，取出后烘干得到多孔氧化铝微球。所述步骤1中的聚乙烯吡咯烷酮在无水乙醇中的浓度为40-70g/l，所述超声搅拌采用水浴超声反应，超声频率为1.5-5.5khz，温度为50-70℃。所述步骤2中的碳酸铝铵的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的70-80％，所述氯化钠的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的50-70％，所述搅拌的机械搅拌速度为1000-4000r/min。所述步骤3中的减压蒸馏反应的压力为大气压的50-60％，温度为80-90℃，所述粘稠浓缩液的体积是悬浊液体积的10-15％。所述步骤4中的缓慢加热的加热速度为3-5℃/min，温度加热至90-100℃。所述步骤5中的梯度加压的程序如下：压力时间0.1-0.3mpa5-10min0.5-0.9mpa10-15min2-5mpa20-30min10-12mpa20-30min15mpa剩余时间所述步骤5中的缓慢泄压的泄压速度为0.3-0.5mpa/min。所述步骤5中的梯度烧结反应的梯度程序如下：温度时间120-150℃10-20min200-220℃20-30min250-300℃30-60min350℃50-60min400℃剩余时间所述步骤6中的超声反应频率为20-40khz，温度为80-90℃。所述步骤6中的超声反应采用梯度超声反应，所述梯度超声反应的梯度程序如下：超声频率温度时间2.5-5.5khz40-45℃5-10min10-12khz50-60℃10-20min20-24khz70-75℃20-30min30-35khz85-90℃30-50min40khz95℃剩余时间步骤1采用超声的方式将聚乙烯吡咯烷酮分散至无水乙醇中，形成良好分散体系，同时醇液具有良好的微粘性。步骤2将碳酸铝铵和氯化钠分散至醇液中，并且在聚乙烯吡咯烷酮的分散特性下，能够形成良好的悬浊分散体系，不仅将碳酸铝铵和氯化钠完全混合分散，同时在体系内，聚乙烯吡咯烷酮将碳酸铝铵和氯化钠颗粒包裹，形成包覆体系。步骤3通过减压蒸馏的方式将无水乙醇去除，此时聚乙烯吡咯烷酮呈现出粘结剂的特性，聚乙烯吡咯烷酮醇液不仅具有良好的分散性，也具有粘稠的粘结效果，将碳酸铝铵和氯化钠连接。步骤4通过模具法得到以聚乙烯吡咯烷酮为粘结剂、以碳酸铝铵和氯化钠为骨架的氧化铝球形前驱体；采用缓慢加热的方式能够将模具内的乙醇完全去除，此时聚乙烯吡咯烷酮能够完全发挥粘结剂的效果，将碳酸铝铵和氯化钠粘结呈球形结构，并稳定固化。步骤5在梯度加压过程中将氧化铝球形前驱体压实，提升氧化铝之间的密度结构，提升固化牢固度；在梯度加热过程中碳酸铝铵和聚乙烯吡咯烷酮依次发生分解，产生气体，在球形前驱体内外形成细孔结构。步骤6采用去离子水浸泡的方式将氯化钠溶解，形成结构空洞，同时未反应结束的聚乙烯吡咯烷酮也能溶解在水中，形成以氧化铝为骨架的微球结构；采用超声的方式能够保证氯化钠、聚乙烯吡咯烷酮全部析出并溶解，同时表面的烧结残渣得到清理。从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：1.本发明填补了多孔高纯氧化铝微球的空缺，提供的制备方法简单易行，无化学污染，适用于工业化生产。2.本发明制备的养护率呈多孔结构，且具有良好的通孔结构，不仅具有良好的牢固强度和承压力，而且具有比表面积大，稳定性好、表面渗透能力强等特点，从而有效扩大了该氧化铝微球的应用范围。3.本发明具有粒径可控性，能够有效的控制多孔氧化铝结构的孔隙密度与大小，满足不同的要求。具体实施方式结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。实施例1一种多孔氧化铝微球的制备方法，所述制备方法按照如下步骤：步骤1，将聚乙烯吡咯烷酮溶解在无水乙醇中，超声搅拌20min，冷却后得到分散醇液；步骤2，将碳酸铝铵和氯化钠加入至分散醇液中，搅拌均匀后形成均一状态的悬浊液；步骤3，将悬浊液放入减压蒸馏反应釜中进行减压蒸馏反应20min，得到粘稠浓缩液；步骤4，将粘稠浓缩液中加入模具中缓慢加热至乙醇完全去除，得到氧化铝球形前驱体；步骤5，将氧化铝球形前驱体放入马弗炉中梯度加压反应2h，缓慢泄压后进行梯度烧结反应4h，自然冷却后得到多孔氧化铝球体；步骤6，将多孔氧化铝球体放入在去离子水中超声反应3h，取出后烘干得到多孔氧化铝微球。所述步骤1中的聚乙烯吡咯烷酮在无水乙醇中的浓度为40g/l，所述超声搅拌采用水浴超声反应，超声频率为1.5khz，温度为50℃。所述步骤2中的碳酸铝铵的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的70％，所述氯化钠的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的50％，所述搅拌的机械搅拌速度为1000r/min。所述步骤3中的减压蒸馏反应的压力为大气压的50％，温度为80℃，所述粘稠浓缩液的体积是悬浊液体积的10％。所述步骤4中的缓慢加热的加热速度为3℃/min，温度加热至90℃。所述步骤5中的梯度加压的程序如下：压力时间0.1mpa5min0.5mpa10min2mpa20min10mpa20min15mpa剩余时间所述步骤5中的缓慢泄压的泄压速度为0.3mpa/min。所述步骤5中的梯度烧结反应的梯度程序如下：温度时间120℃10min200℃20min250℃30min350℃50min400℃剩余时间所述步骤6中的超声反应频率为20khz，温度为80℃。实施例2一种多孔氧化铝微球的制备方法，所述制备方法按照如下步骤：步骤1，将聚乙烯吡咯烷酮溶解在无水乙醇中，超声搅拌40min，冷却后得到分散醇液；步骤2，将碳酸铝铵和氯化钠加入至分散醇液中，搅拌均匀后形成均一状态的悬浊液；步骤3，将悬浊液放入减压蒸馏反应釜中进行减压蒸馏反应50min，得到粘稠浓缩液；步骤4，将粘稠浓缩液中加入模具中缓慢加热至乙醇完全去除，得到氧化铝球形前驱体；步骤5，将氧化铝球形前驱体放入马弗炉中梯度加压反应4h，缓慢泄压后进行梯度烧结反应6h，自然冷却后得到多孔氧化铝球体；步骤6，将多孔氧化铝球体放入在去离子水中超声反应4h，取出后烘干得到多孔氧化铝微球。所述步骤1中的聚乙烯吡咯烷酮在无水乙醇中的浓度为70g/l，所述超声搅拌采用水浴超声反应，超声频率为5.5khz，温度为70℃。所述步骤2中的碳酸铝铵的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的80％，所述氯化钠的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的70％，所述搅拌的机械搅拌速度为4000r/min。所述步骤3中的减压蒸馏反应的压力为大气压的60％，温度为90℃，所述粘稠浓缩液的体积是悬浊液体积的15％。所述步骤4中的缓慢加热的加热速度为5℃/min，温度加热至100℃。所述步骤5中的梯度加压的程序如下：压力时间0.3mpa10min0.9mpa15min5mpa30min12mpa30min15mpa剩余时间所述步骤5中的缓慢泄压的泄压速度为0.5mpa/min。所述步骤5中的梯度烧结反应的梯度程序如下：温度时间150℃20min220℃30min300℃60min350℃60min400℃剩余时间所述步骤6中的超声反应频率为40khz，温度为90℃。实施例3一种多孔氧化铝微球的制备方法，所述制备方法按照如下步骤：步骤1，将聚乙烯吡咯烷酮溶解在无水乙醇中，超声搅拌30min，冷却后得到分散醇液；步骤2，将碳酸铝铵和氯化钠加入至分散醇液中，搅拌均匀后形成均一状态的悬浊液；步骤3，将悬浊液放入减压蒸馏反应釜中进行减压蒸馏反应30min，得到粘稠浓缩液；步骤4，将粘稠浓缩液中加入模具中缓慢加热至乙醇完全去除，得到氧化铝球形前驱体；步骤5，将氧化铝球形前驱体放入马弗炉中梯度加压反应3h，缓慢泄压后进行梯度烧结反应5h，自然冷却后得到多孔氧化铝球体；步骤6，将多孔氧化铝球体放入在去离子水中超声反应3h，取出后烘干得到多孔氧化铝微球。所述步骤1中的聚乙烯吡咯烷酮在无水乙醇中的浓度为50g/l，所述超声搅拌采用水浴超声反应，超声频率为3.5khz，温度为60℃。所述步骤2中的碳酸铝铵的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的75％，所述氯化钠的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的60％，所述搅拌的机械搅拌速度为3000r/min。所述步骤3中的减压蒸馏反应的压力为大气压的55％，温度为85℃，所述粘稠浓缩液的体积是悬浊液体积的13％。所述步骤4中的缓慢加热的加热速度为4℃/min，温度加热至95℃。所述步骤5中的梯度加压的程序如下：压力时间0.2mpa8min0.7mpa12min3mpa25min11mpa25min15mpa剩余时间所述步骤5中的缓慢泄压的泄压速度为0.4mpa/min。所述步骤5中的梯度烧结反应的梯度程序如下：温度时间140℃15min210℃25min270℃50min350℃55min400℃剩余时间所述步骤6中的超声反应频率为30khz，温度为85℃。实施例4一种多孔氧化铝微球的制备方法，所述制备方法按照如下步骤：步骤1，将聚乙烯吡咯烷酮溶解在无水乙醇中，超声搅拌20-40min，冷却后得到分散醇液；步骤2，将碳酸铝铵和氯化钠加入至分散醇液中，搅拌均匀后形成均一状态的悬浊液；步骤3，将悬浊液放入减压蒸馏反应釜中进行减压蒸馏反应20min，得到粘稠浓缩液；步骤4，将粘稠浓缩液中加入模具中缓慢加热至乙醇完全去除，得到氧化铝球形前驱体；步骤5，将氧化铝球形前驱体放入马弗炉中梯度加压反应2h，缓慢泄压后进行梯度烧结反应4h，自然冷却后得到多孔氧化铝球体；步骤6，将多孔氧化铝球体放入在去离子水中超声反应3h，取出后烘干得到多孔氧化铝微球。所述步骤1中的聚乙烯吡咯烷酮在无水乙醇中的浓度为40g/l，所述超声搅拌采用水浴超声反应，超声频率为1.5khz，温度为50℃。所述步骤2中的碳酸铝铵的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的70％，所述氯化钠的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的50％，所述搅拌的机械搅拌速度为1000r/min。所述步骤3中的减压蒸馏反应的压力为大气压的50％，温度为80℃，所述粘稠浓缩液的体积是悬浊液体积的10％。所述步骤4中的缓慢加热的加热速度为3℃/min，温度加热至90℃。所述步骤5中的梯度加压的程序如下：压力时间0.1mpa5min0.5mpa10min2mpa20min10mpa20min15mpa剩余时间所述步骤5中的缓慢泄压的泄压速度为0.3mpa/min。所述步骤5中的梯度烧结反应的梯度程序如下：温度时间120℃10min200℃20min250℃30min350℃50min400℃剩余时间所述步骤6中的超声反应采用梯度超声反应，所述梯度超声反应的梯度程序如下：超声频率温度时间2.5khz40℃5min10khz50℃10min20khz70℃20min30khz85℃30min40khz95℃剩余时间实施例5一种多孔氧化铝微球的制备方法，所述制备方法按照如下步骤：步骤1，将聚乙烯吡咯烷酮溶解在无水乙醇中，超声搅拌40min，冷却后得到分散醇液；步骤2，将碳酸铝铵和氯化钠加入至分散醇液中，搅拌均匀后形成均一状态的悬浊液；步骤3，将悬浊液放入减压蒸馏反应釜中进行减压蒸馏反应50min，得到粘稠浓缩液；步骤4，将粘稠浓缩液中加入模具中缓慢加热至乙醇完全去除，得到氧化铝球形前驱体；步骤5，将氧化铝球形前驱体放入马弗炉中梯度加压反应4h，缓慢泄压后进行梯度烧结反应6h，自然冷却后得到多孔氧化铝球体；步骤6，将多孔氧化铝球体放入在去离子水中超声反应4h，取出后烘干得到多孔氧化铝微球。所述步骤1中的聚乙烯吡咯烷酮在无水乙醇中的浓度为70g/l，所述超声搅拌采用水浴超声反应，超声频率为5.5khz，温度为70℃。所述步骤2中的碳酸铝铵的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的80％，所述氯化钠的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的70％，所述搅拌的机械搅拌速度为4000r/min。所述步骤3中的减压蒸馏反应的压力为大气压的60％，温度为90℃，所述粘稠浓缩液的体积是悬浊液体积的15％。所述步骤4中的缓慢加热的加热速度为5℃/min，温度加热至100℃。所述步骤5中的梯度加压的程序如下：压力时间0.3mpa10min0.9mpa15min5mpa30min12mpa30min15mpa剩余时间所述步骤5中的缓慢泄压的泄压速度为0.5mpa/min。所述步骤5中的梯度烧结反应的梯度程序如下：所述步骤6中的超声反应采用梯度超声反应，所述梯度超声反应的梯度程序如下：超声频率温度时间5.5khz45℃10min12khz60℃20min24khz75℃30min35khz90℃50min40khz95℃剩余时间实施例6一种多孔氧化铝微球的制备方法，所述制备方法按照如下步骤：步骤1，将聚乙烯吡咯烷酮溶解在无水乙醇中，超声搅拌30min，冷却后得到分散醇液；步骤2，将碳酸铝铵和氯化钠加入至分散醇液中，搅拌均匀后形成均一状态的悬浊液；步骤3，将悬浊液放入减压蒸馏反应釜中进行减压蒸馏反应30min，得到粘稠浓缩液；步骤4，将粘稠浓缩液中加入模具中缓慢加热至乙醇完全去除，得到氧化铝球形前驱体；步骤5，将氧化铝球形前驱体放入马弗炉中梯度加压反应3h，缓慢泄压后进行梯度烧结反应5h，自然冷却后得到多孔氧化铝球体；步骤6，将多孔氧化铝球体放入在去离子水中超声反应3h，取出后烘干得到多孔氧化铝微球。所述步骤1中的聚乙烯吡咯烷酮在无水乙醇中的浓度为50g/l，所述超声搅拌采用水浴超声反应，超声频率为3.5khz，温度为60℃。所述步骤2中的碳酸铝铵的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的75％，所述氯化钠的加入量是聚乙烯吡咯烷酮质量的60％，所述搅拌的机械搅拌速度为3000r/min。所述步骤3中的减压蒸馏反应的压力为大气压的55％，温度为85℃，所述粘稠浓缩液的体积是悬浊液体积的13％。所述步骤4中的缓慢加热的加热速度为4℃/min，温度加热至95℃。所述步骤5中的梯度加压的程序如下：压力时间0.2mpa8min0.7mpa12min3mpa25min11mpa25min15mpa剩余时间所述步骤5中的缓慢泄压的泄压速度为0.4mpa/min。所述步骤5中的梯度烧结反应的梯度程序如下：温度时间140℃15min210℃25min270℃50min350℃55min400℃剩余时间所述步骤6中的超声反应采用梯度超声反应，所述梯度超声反应的梯度程序如下：超声频率温度时间3.5khz43℃8min11khz55℃15min23khz73℃25min33khz88℃40min40khz95℃剩余时间性能测试平均粒径抗压强度洛氏硬度导热系数实施例12.3μm930mpa89hra18w/m·k实施例21.6μm990mpa88hra17w/m·k实施例30.5μm1039mpa92hra15w/m·k实施例41.7μm989mpa89hra16w/m·k实施例51.3μm1015mpa90hra16w/m·k实施例60.1μm1102mpa92hra14w/m·k综上所述，本发明具有以下优点：1.本发明填补了多孔高纯氧化铝微球的空缺，提供的制备方法简单易行，无化学污染，适用于工业化生产。2.本发明制备的养护率呈多孔结构，且具有良好的通孔结构，不仅具有良好的牢固强度和承压力，而且具有比表面积大，稳定性好、表面渗透能力强等特点，从而有效扩大了该氧化铝微球的应用范围。3.本发明具有粒径可控性，能够有效的控制多孔氧化铝结构的孔隙密度与大小，满足不同的要求。可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。当前第1页12