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纳米氧化铝精选课件
2022-1-6

纳米氧化铝精选课件

 

 

纳米材料是指其一维尺度小于100nm,且具有常规材料乃至常规微细粉末材料所不具备的许多反常特性的一类材料。氧化铝与其他材料相比,它具有许多独特、优良的性能,如高熔点( 2015*C)、较高的室温和高温强度,高的化学稳定性和接点介电性能,电绝缘性好,硬度高(莫氏硬度9),耐磨性好且成本低廉。因而氧化铝陶瓷可用于制造高速切削工具,高温热电耦套管、化工高压机械泵零件内燃机火花塞、人工关节及航空磁流体发电材料等多种陶瓷器件。纳米氧化铝材料的特殊光电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象、在高温下仍具有的高强、高韧、稳定性好等奇异特性,以及各种纳米粉体材料共有的小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,使其在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等领域有广阔的应用前景。

二、本课题研究的目的与意义

氧化铝是在地壳中含量非常丰富的一种氧化物。而具有量子效应的纳米氧化铝粉体还可带来高化学活性、高比表面能、独特光吸收作用等各种优异性能,可广泛应用于冶金、机械、化工等领域。因此研究和开发纳米氧化铝材料的制备工艺及其应用,具有重要的社会效益和经济价值。

氧化铝的分类

根据氧化铝的晶型转变温度不同,氧化铝又分为低温型和高温型。已经确定的氧化铝有a,β,Y,0,K,n,p,X等几种。其中最主要的是γ -氧化铝和a -氧化铝。氧化铝随温度不同晶型发生转化的顺序为:

 

纳米氧化铝的制备方法

1、固相法

固相法是将金属铝或铝盐直接研磨或加热分解后,再经过煅烧处理,发生固相反应后直接得到纳米氧化铝的一种方法。

 

纳米氧化铝的制备方法

1.1

机械化学法

机械化学法是将铝粉与其他金属氧化物在球磨条件下进行固相反应生成氧化铝粉末。通过对ZnO和铝进行球磨,使得ZnO和铝发生固相反应,并使ZnO被还原成锌,铝被氧化成氧化铝,以此得到10~ 50nm的无定形氧化铝粒子。这种反应所需要的温度要远低于燃烧反应,可以在较低的温度环境下控制反应逐步进行,因而可应用于抗腐蚀、抗磨涂层以及金属模板复合物增强材料的制备中。

 

纳米氧化铝的制备方法

1.2硫酸铝铵热解法硫酸铝铵热解法是把硫酸铝铵加热分解,得到氧化铝粉体的制备方法。有报道通过聚乙二醇改性可以制得平均粒径25nm的氧化铝,硫酸铝铵热解法可以运用于大规模生产,但是反应中出现等有害气体SO,而会引起环境污染。

 

纳米氧化铝的制备方法

1.3碳酸铝铵热解法该法先把硫酸铝铵加人碳酸氢铵使之反应转化为碱式碳酸铝铵,再把高纯的碱式碳酸铝铵加热分解,粉体再经过转相和粉碎,得到高纯超细氧化铝粉体。该法其实是对硫酸铝铵热解中硫酸铝铵分解排放出有害气体SO2的情况而做的改良。

 

纳米氧化铝的制备方法

2、气相法气相法是直接使物质在气态下发生物理、化学反应,并在冷却过程中形成纳米粉体的方法。

 

纳米氧化铝的制备方法

2.1化学气相沉积法该方法是使氯化铝溶液在远离热力学的临界反应温度下,形成过饱和蒸汽压,与氧气反应,生成氧化铝,并自动聚成晶核;晶核在加热区不断长大,聚集成颗粒;随着气流进入低温区,颗粒长大、聚集、晶化停止,最终收集到纳米氧化铝粉体。

 

纳米氧化铝的制备方法

2.2激光诱导气相沉积法该法主要利用激光照射铝靶,使之融化产生氧化铝蒸气,冷却得到纳米氧化铝。该法具有表面清洁、无粘结、粒度分布均匀、可精确控制等优点,产物粒径可从几纳米到几十纳米。

纳米氧化铝的制备方法

2.3等离子体法

等离子气相合成法可分为直流电弧等离子体法、高频等离子体法和复合等离子体法等。直流电弧等离子体法利用电弧间产生高温,在反应气体等离子化的同时,电极熔化或蒸发;高频等离子体法能量利用率低,产物稳定性差;复 合等离子体法不需电极,产物纯度、生产效率、系统稳定性都较高。等离子体法还可以通过加热气体使之变为等离子气体,进而在等离子气体气氛下使铝盐与空气发生反应,最后骤冷产物凝聚成微小的颗粒,生成的氧化铝产物可以在反应容器的壁上收集。

纳米氧化铝的制备方法

2.4介孔纳米氧化铝的制备介孔材料通常也可叫作中孔材料,是纳米材料的重要组成部分。中孔材料孔径范围在2-50nm之间。孔径小于2nm的称为微孔材料,而大于50nm的称为大孔材料。纳米介孔氧化铝由于其比表面积大,晶粒尺寸小,而广泛应用于催化剂载体、吸附剂等领域。

纳米氧化铝的应用

氧化铝纳米复合材料纳米复合材料可按显微结构的不同分为晶内型、晶间型、晶内/晶间型及纳米/纳米型纳米颗粒分布于基体晶粒内的是晶内型,纳米颗粒分布在基体晶粒间的是晶间型,上述两种情况都有的是晶内/晶间型,分散相与基体相的晶粒都是纳米尺度的结构是纳米/纳米型.目前制备纳米/纳米型结构的复合材料还有定的困难。

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