2016·02
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当代化工研究28
氧化铝是许多材料制造的原料，在基础制造业上发挥了重要的作用。而纳米氧化铝更是性能优越，用途广泛，它具有高强度、高硬度、耐热、耐腐蚀，抗耐磨、耐高温、抗氧化、绝缘性好，在低温下易于成型等优点。前几年，随ED 节能灯的推广，对高纯度的氧化铝需求更是快速增长。国内外制备各种性能氧化铝的方法众多，各有特点。 本文以异丙醇铝为原料，进行水解制备氧化铝，通过对过程和工艺条件的选择，控制氧化铝粉体的松装 密度大小的变化，从而获得比表面积、孔容和孔径分布均可控的氧化铝产品。一般来讲，松装密度越小，其粉体的比表面、孔容就越大，粒径分布越窄，可以通过松装密度来控制其性能。 一、实验
1.主要原料和仪器
异丙醇铝：自制；异丙醇：99.8%壳牌公司； D80溶剂油：浙江南方石化；其它试剂均为分析纯。德国LEO公司的I530VP型扫描电称（SEM）；德国布鲁克公司的X—射线仪（XRD）；美国康塔公司的比表面积及孔径分析仪（BET）；日本岛津的等离子光谱发射仪TCPE—9000和松装密度仪等。
2.实验流程
图1为实验流程示意图。流程包括异丙醇铝的溶解、水解、洗涤、干燥、煅烧等工序。
氧化铝粉体松装密度与工艺条件的关系及对十二五末期
性能影响的研究
ＯＯ吴祖燊ＯＯ胡好
(浙江省明矾石综合利用研究所ＯＯ浙江温州ＯＯ325028)
摘要：对醇铝水解制备氧化铝过程进行了小试研究，考察了各种条件下其松装密度的变化及对氧化铝产品性能的影响，并利用了
SEM、XRD、BET、TG、松装密度仪等手段进行检测表征。实验结果表明，在最佳工艺条件下，最小的松装密度（0.0898g/ml）时，可获得比表面积为498.3㎡/g，孔容为1.595m ㎡/g，孔径分布为5-20nm，最可几孔径为10--15nm的氧化铝产品。关键词：氧化铝；粉体；松装密度；条件；影响
中图分类号：T 文献标识码：A
Research on Property Influence and Relation Between Aluminium Oxide Powder Apparent
Density and Technological Conditions
Wu Zushen Hu hao
（Zhejiang Alunite Comprehensive Utilization Research Institute,Zhejiang Wenzhou,325028）
Abstract: This paper aims to make a laboratory research about the process of hydrolysis of aluminium alkoxide preparing alumina, and to
三代同堂observe its’ change of apparent density and its’ influence on alumina product performance, meanwhile, this paper will use the method of SEM, XRD, BET, TG, apparent density meter to detect characterizations. The experimental result shows that under the optimal process, when the minimum apparent density is 0.0898g/ml, we can get a kind of alumina product, of which the surface area is 498.3㎡/g, the pore volume is 1.595m ㎡/g, the distribution of pore size is 5-20nm, and the most probable aperture is 10-15nm.
Key words: alumina ；powder ；apparent density ；situations ；influence
图1 实验流程示意图
3.实验方法
将异丙醇铝用D8O溶剂油进行溶解，均匀后加醇水混合液，在一定温度下进行水解，水解完成后，经一定的时间保温陈化后，进行真空抽滤洗涤，然后在烘厢120℃下干燥，最后将干燥后的物料在马弗炉里进行500℃以上的高温煅烧2个多小时，得到Al 2O 3产品进行表征分析。
二、结果与讨论
1.水解条件
(1)水铝摩尔比
由水解过程AL(OC 3H 7)3+3H 2O→AL(OH)3+3HOC 3H 7可知，水铝理论摩尔比最小值为3:1，实验控制水铝比分别为3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1，不同水铝比对
产品松装密度的影响如图2所示。
技术应用与研究
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图2 水铝对比产品松装密度的影响
`随着水铝比的增大，产品的松装密度显著降低，而后缓慢增加，当水铝比为7:1时，松装密度达到最水值。水铝比变化使得水在水醇混合液体系当中的浓度发生改变，在与醇铝接触的瞬间有充足的水分子，从而使醇铝水解充分，若水浓度过大，则水解速度加快，生成颗粒形成聚团，一方面不利于产品分散性，另一方面破坏了氧化铝前躯体的孔道结构。
实验选取水铝摩尔比为7:1。(2)水解温度
醇铝水解率受水温影响较大，图4所示为醇铝水解率与温度关系曲线。本实验考验了温度在50℃--90℃变化时氧化铝松装密度变化规律。
图3 异丙醇铝水解率与温度的关系曲线
托克维尔
图4 水解温度对氧化铝松装密度的影响
由图3可知，当温度大于70℃时醇铝水解率开始达到最大值，此时，所制备氧化铝的松装密度最低。温度进一步升高，松装密度随之增大。本实验选取温度为70℃。
(3)加料速率
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水解速率很大程度上决定了氧化铝的聚团程度，研究了水醇混合液体系不同加速率所制备氧化铝的松装密度，如图5所示（注：图中1rpm为2ml/min）.
图5 水醇-PEG400混合液体系加料速率对松装密度的影响由图可知，水醇混合液加料速率越小对获得低松装密度产品越有利。制备过程，应结合实际情况尽量控制加料速率。
(4)保温时间
保温陈化过程中晶体不断长大，其时间会影响也结构、孔分布等性能。陈化时间对松装密度影响如图6所示。
图6 陈化时间对产品松装密度的影响
陈化时间的长短影响着产品脱水的多少和孔结构的形成。陈化时间发生了溶液中的阳离子与凝胶粒子溶剂化层（保护水层）减小，而使胶团容易聚结，加快了胶水收缩过程。结合图7，最适宜陈货时间为2h，效果显著并且大大节省时间；16h陈化后，由于长时间搅拌部分破坏了粒子已形成的孔结构。
2.洗涤、干燥
(1)洗涤
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当代化工研究30
当采用D80溶剂油作溶剂体系时，由于溶剂油分子结构乙醇或异丙醇分子要大，大分子分布在氧化铝前躯体孔道中，干燥过程，大分子挥发导致孔道坍塌，不利用孔结构的改善。因此考虑用乙醇与异丙醇进行洗涤处理，通过利用小分子溶剂对在分子的替换作用，同时可以减少滤饼中游离水的含量，对后续干燥过程团聚及结构的保护进行改善。
洗涤方式为，将反应液抽滤后得到滤饼，滤饼转移至烧杯，加入洗涤剂，搅拌充分分散后现次抽滤，然后再次洗涤。
表1洗涤方式对氧化铝松装密度的影响
洗涤剂Ｏ洗涤次数
波特率发生器产品松装密度g/ml
不洗20.1145无水乙醇20.1037异丙醇
2
0.0958
因此，低碳醇洗涤可以有效降低氧化铝产品的松装密度。
(2)干燥
考察了不同干燥方式对氧化铝松装密度的影响。其中共沸干燥所需溶剂量为浸没滤饼即可。
表2干燥方式对氧化铝松装密度的影响
干燥方式
产品松装密度g/ml
直接干燥0.1030真空干燥0.1005乙醇共沸
0.1005
异丙醇共沸0.0898
正丁醇共沸0.1099
由表2可知，异丙醇共沸优于真空干燥与乙醇共沸优于正丁醇共沸优于直接干燥。
3.煅烧
制备得到ALOOH前躯体后，将其置于500℃、600℃、700℃、800℃、900℃马弗炉中煅烧2.5h，升温速率为8℃/min。
如图7所示为煅烧温度对氧化铝产品松装密度的影响。
•【作者简介】吴祖燊(1958~)，男，浙江省明矾石综合利用研究所，研究方向：明矾石的研究、化工工程及管理等；胡好（1976~），
女，浙江省明矾石综合利用研究所，研究方向：化工测试和分析、及管理。
图7煅烧温度对产品松装密度的影响
随着煅烧温度的升高，产品的松装密度不断增大。结合XRD分析可知，当煅烧温度为500℃~600℃时，所得氧化铝为γ-AL2O3；当温度超过700℃，开始出现α-AL2O3杂相。
实验选取煅烧温度为600℃。
三、结论
1.松装密度与氧化铝的性能有密切关系，松装密度越小其性能（比表面、孔容、粒度分布等）越佳。
2.确定了试验的最优工艺条件：醇铝与溶剂质量比为1:3-1:5；在70~80℃溶解；醇水混合液：摩尔比1:7、滴加速率为2ml/min；保温陈化时间：2小时；600℃煅烧2小时。
3.在最佳工艺下，氧化铝产品的松装密度为0.0898g/ml，其比表面积为498.3㎡/g，孔容为1.6m㎡/g，孔径分布为5~20nm，最可几孔径为10.15nm。
参考文献
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