有机铝水解制备亚微米高纯氧化铝.doc

有机铝水解制备亚微米高纯氧化铝【摘要】综述国内外高纯氧化铝的开发动向，介绍鞍明矶 热解法、碳酸鞍铝石热解法、有机铝水解热解法、拜耳法等 工艺和应用，介绍有机铝水解制备亚微米高纯氧化铝特色， 该工艺中需用的醇可从醇铝水解中回收，并可作重复使用， 得到a -Al203具有高松密度和相对均匀的粒度，平均粒径 0. 5-0. 06 pm,纯度 99.99%关键词】拜耳铁明矶 碳酸鞍铝石有机铝水解 氧化 铝亚微米【前言】亚微细高纯氧化铝因其粒度细、纯度高、易烧 结成坚硬高档物体，广泛用于电子工业陶瓷基片、高压钠灯 管、特殊陶瓷、磨料、刀具等器材上，价格昂贵亚微细高 纯氧化铝国内外均有报道，其制造方法有铁明矶热解法、碳 酸铁铝石热解法、有机铝水解热解法，放电火花法和拜耳法 等我所对易工业化的前三种方法进行几十年的试验和投 产，其中钱明矶和碳酸鞍铝石热解法因环境污染或成本问题 被迫停产上世纪80年代末开始采用有机铝，实用乙醇铝、 异丙醇铝为原料进行水解热解试验，中试和试生产试验单米 用异丙醇铝为原料，上级下达的该三个试验课题均通过鉴 定，均肯定研究成果的工艺技术先进，属高新技术，具有国 际水平，自2000年建厂以来持续生产至今，现正在浙江台 州地区兴建一座占地面积三十亩地的生产基地，准备扩大生 产。

试验部分】：1、 试验原料由本所合成的高纯异丙醇铝或乙醇铝为主 要原料，水解溶液用去离子水与化学纯的异丙醇或乙醇为原 料2、 分析测试仪器用日本岛津公司的ICPE-9000全谱直 读型电感耦合等离子发射光谱仪、美国康塔公司的 NOVAlOOOe型比表面积和孔径分析仪，2HF-02型质谱化 WFX-ID型原子吸收分光光度计SP-2305型气相色谱仪 JEM-200CX型透射电子显微镜和XDT-10型电子显微镜 RAX-1O型x射线衍射仪LCT-2型差热分析仪3、 简单工艺流程如下（图1）：4、 水解焙烧反应式（如下）:【结果与讨论】多次循环水解与焙烧的结果统计，得出 A1203的平均产率97. 5%,回收无水异丙醇含水量0. 25%左右, 宜作高纯异丙醇铝的合成原料，回收含水的异丙醇含水量均 为11.7%左右，符合作下次水解的循环液，异丙醇回收率 80. 1%O氧化铝中杂质测定：水解所采用异丙醇铝的纯度对焙烧 后a -A1203纯度影响列于表U表1说明，经多次蒸憎比一次蒸憎制取的醇铝做为水解 原料所获a -A 1203纯度较高表2说明，水解每次回收液作下一次水解用液，初次水 解经过5次循环水解后再进行第6次循环水水解，所得 a -A1203的纯度与初次水解结果差不多,A1203对于Si、Na、 Mg. Cu、Fe五种杂质必须严格控制，近年来采用检出限低、 准确度高的ICP-AES电感耦合等离子体发射光谱仪控制分析 以上五种杂质，产品合格：例举为下：2012, 2, 24测Y -A1203Si Fe Na Mg Cu27 17 4 4 72012.2.27 测 a -A120340 20 10 6 5氧化铝物理性能测定：图2为水解反应的热分折曲线， 由图可见，io(rc时出现的吸热效应为吸附水脱除造成， 4571前后出现的吸热效应区为水合氧化铝中结构水逐步排 除而后转变成无定形A1203, 1251°C呈现的热效应与相变为 a -A1203有关，由热重曲线可知，500°C已失去大部分结构 水，升温至1300°C总失重为15. 2%,由此计算推断及脱水吸 热效应区来判断，水解产物的水合氧化铝化学式为AIO (0H) 和A1203 - H20,升温焙烧过程中的相变为：(如下)A1203晶型测试说明：提高焙烧温度和延长焙烧时间有 利于制备高含量A1203o表3列出不同条件下制得氧化铝的 粒径。

对y-A 1203和a -A 1203抽样测试其物理性能，结果如下：Y -A1203真比重3. 334g/cm3、比表面积214m2/g、孔体 积 1. 188cc/g,孔直径 6. 3nm； a -A1203 真比重 3. 854g/cm3、 比表面积9. 246m2/g .散装密度0. 9g/cm3 ,粒径分布 0. 1-0. 5 um和0.030. 09 um, a晶型，以上性能对加工二次 制品较好尤其在做氮化铝厂家反映其烧结温度大幅度降 低图3为不同条件所得氧化铝电镜照片，参见表3从照片看出，a -A1203产品粒子外表形状为球形或土豆 形，V-A1203粒子外貌为针状柱形，其粒径接近纳米范围表4列出国外报道的各法与本法a -A1203物理性能由表4可知，本法与日本有机铝水解法相当，比其他法 佳结语：本法所得Q-A1203,粒度一般在0. 1-0. 5 um, 严格控制条件还可更小，可达0. 1-0. 5 n hi细度的亚微米范 围，粒度还未分级，希望进一步试验在采用xOH溶剂搅拌沉 降分离以分离出更小粒径群体，纯度已达299. 99%尚未达到 5N级，展望将来，试验或车间设高洁净的空气净化密闭装置 和采用多次蒸馆得到更高纯的醇铝为水解原料，争取产品达 到5N级水平。