Al_2O_3超细颗粒的制备与表征

【摘要】陶瓷材料,尤其是氧化铝陶瓷,由于其高硬度、高强度、耐腐蚀性、良好的生物相容性、优异的电绝缘性能,在多个领域有非常广泛的应用。但是氧化铝陶瓷在室温条件下展现出的脆性却制约了其更为广泛的应用。对于这一问题的解决,有着不同的方法与思路,其中能从根本上解决这一问题的方法就是制备氧化铝纳米晶陶瓷。单分散、球形、超细的氧化铝颗粒是制备氧化铝纳米晶陶瓷的前提。常见制备氧化铝超细颗粒的方法主要是通过液相化学法制备形貌、分散性好的前驱体,然后将此前驱体在高温下煅烧处理来得到。但是在经过高温煅烧处理之后,得到的α-Al2O3颗粒基本上都存在着明显的烧结与团聚现象,不是理想中的颗粒。所以就思考,能不能在一个相对较低的温度下煅烧前驱体,使前驱体的相变不完全,只有一部分转变为热力学上稳定的α-Al2O3,大部分以过渡相Al2O3的形式存在。由于α-Al2O3与过渡相Al2O3在结构上存在差异,导致了它们之间的化学活性也存在着不同,如果找到一种合适的条件,在这种条件下将α-Al2O3与过渡相态的Al2O3分开,那么就可以在相对较低的煅烧温度下得到α-Al2O3。经过实验的摸索,发现在高温高压下,盐酸溶液可以充当这样的介质,使得过渡相Al2O3被腐蚀掉,α-Al2O3由于化学稳定性而保留了下来,这样就可以得到α-Al2O3。本工作选择硝酸铝与碳酸氢铵的沉淀反应和异丙醇铝的水解反应制备氧化铝前驱体,通过煅烧及酸洗腐蚀制备Al2O3超细颗粒。以硝酸铝为铝源,聚乙二醇为表面活性剂,碳酸氢铵为沉淀剂,制备碳酸铝铵(AACH),在980℃、1010℃、1020℃煅烧AACH,并经酸洗腐蚀之后,得到了以α-Al2O3为主同时伴随有θ-Al2O3的两相混合A1203,平均颗粒尺寸约30nm。两相混合A1203颗粒形貌较规则,没有明显的烧结与团聚现象。以异丙醇铝为铝源,柠檬酸为表面活性剂,通过异丙醇铝的水解制备勃姆石(γ-AlOOH),在900℃煅烧γ-AlOOH,并经酸洗腐蚀后,得到了形状规则、分散性好、细小、平均颗粒尺寸13.3nm的θ-Al2O3超细颗粒。在980℃煅烧γ-AOOH,在经酸洗腐蚀后,得到有严重的烧结与团聚的α-Al2O3颗粒,尺寸在微米尺度。
【作者】张鼎基；
【导师】李建功；
【作者基本信息】兰州大学，材料工程，2014，硕士
【关键词】超细颗粒；Al2O3；酸洗腐蚀；

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