氧化鋁多用途開發(fā)研究進(jìn)展

王麗萍，郭昭華，池君洲，王永旺，陳 東

（神華準(zhǔn)能資源綜合開發(fā)有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯010300）

氧化鋁多用途開發(fā)研究進(jìn)展

王麗萍，郭昭華，池君洲，王永旺，陳 東

（神華準(zhǔn)能資源綜合開發(fā)有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯010300）

簡單介紹了氧化鋁產(chǎn)品的種類、性質(zhì)、用途。主要對氧化鋁基材在介孔氧化鋁材料、氧化鋁陶瓷材料、多孔陽極氧化鋁模板、氧化鋁纖維、氧化鋁膜和聚合物改性方面的應(yīng)用做了闡述。介紹了氧化鋁在各領(lǐng)域的最新研究情況。對氧化鋁多用途開發(fā)應(yīng)用進(jìn)行了展望。

氧化鋁分類；多用途開發(fā)應(yīng)用；最新進(jìn)展

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對材料性能的要求越來越高。開發(fā)經(jīng)久、耐用、環(huán)保等高性能材料和滿足復(fù)雜工礦生產(chǎn)需求的特殊材料，逐漸成為眾多學(xué)者的研究熱點(diǎn)。

眾所周知，材料性能不僅取決于材料本身固有屬性，還與本身純度、晶型結(jié)構(gòu)、微觀形貌、顆粒尺寸、孔隙度等物理性質(zhì)密切相關(guān)，因此在保持氧化鋁化學(xué)成分不發(fā)生變化前提下，依靠現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)手段來提高材料本身純度，以及改變晶型結(jié)構(gòu)、微觀形貌、顆粒尺寸、孔隙度和材料致密度等物理性質(zhì)，最終可以制備出滿足多行業(yè)特殊需求的特種氧化鋁。

生產(chǎn)原料、加工工藝和控制條件不同，可以得到不同氧化鋁晶型，如ɑ、β、γ、δ、ε、ζ、η、θ型等［1］，還可獲得水合式含量的粉體、無定形溶膠和凝膠、纖維、薄膜、涂料、陶瓷等氧化鋁基產(chǎn)品。氧化鋁產(chǎn)品種類繁多、性能各異，其不同之處主要體現(xiàn)在顆粒尺寸、粒徑分布、孔隙度、比表面積、吸油率、表觀密度、硬度、蔽光性、白度等［2］。因此根據(jù)市場對產(chǎn)品性能需求，可以生產(chǎn)出滿足航天、電子及半導(dǎo)體加工、化學(xué)、醫(yī)藥、催化劑及其載體、涂料、造紙、耐火材料、絕緣材料、填充劑、陶瓷、機(jī)械、冶金等多領(lǐng)域特殊材料。到目前為止，以氧化鋁為基材的特殊材料在眾多領(lǐng)域的需求量逐年增加且呈現(xiàn)上升趨勢，因而引起眾多學(xué)者廣泛關(guān)注。

1 氧化鋁分類、性能及用途

為適應(yīng)不同行業(yè)的需求，將工業(yè)氧化鋁或氫氧化鋁進(jìn)行特殊加工，如焙燒或燒結(jié)、水力分選、研磨等工藝處理過程，就會得到在粒度、形狀和比表面積等方面與冶金級氧化鋁完全不同的氧化鋁。氧化鋁制備方法主要有兩種:一種是物理方法，如采用球磨等機(jī)械粉碎法，該法只能將粒徑細(xì)化到一定程度，改變的只是產(chǎn)品的物理性質(zhì)，而不能改變其化學(xué)性質(zhì)，并且能耗較大；另一種方法是化學(xué)法，如溶膠-凝膠法、水熱合成法等，該法能夠滿足純度、粒度以及比表面積等方面的要求，但操作過程較復(fù)雜。目前，氧化鋁多采用化學(xué)法生產(chǎn)［3］。

1.1 α-氧化鋁

α-Al2O3也叫高溫氧化鋁、煅燒氧化鋁，晶型為三方晶系，相對分子質(zhì)量為101.96。α-Al2O3物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定:白色粉末，熔點(diǎn)為2050℃，沸點(diǎn)為2980℃，線膨脹系數(shù)為8.6×10-8K-1，熱導(dǎo)率為0.2888W/（cm·K）。α-Al2O3具有比表面積小、粒度均勻、易于分散、硬度大（莫氏硬度為9.0）、吸水率低（≤2.5%）、絕緣性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨和耐熱沖擊性能強(qiáng)，以及不溶于水，微溶于酸、堿，易燒結(jié)和耐腐蝕等優(yōu)良性能。

α-氧化鋁具有特殊的物化性質(zhì)，可用于生產(chǎn)多品種和特殊性能的材料。例如:低鈉型α-Al2O3可用于制備耐熱、耐磨和耐高溫器件，如爐心管、泵內(nèi)襯、葉輪、砂漿泵軸、電子基片，以及汽車、飛機(jī)上內(nèi)燃機(jī)用的火花塞和輥軸等；片狀α-Al2O3可制備耐火材料，如鐵水包襯里，以及鋼水、鐵水流槽；板狀α-Al2O3粉體可應(yīng)用于涂料、熒光粉、化妝品、汽車面漆、油墨等諸多領(lǐng)域；高純單晶α-Al2O3粉末可用于制備液晶和生化陶瓷；超細(xì)α-Al2O3（粒徑≤1 μm）可用于制備刀具和增韌精密氧化鋁陶瓷、鏡面拋光等靜壓法生產(chǎn)的各種制品。

1.2 β-氧化鋁

Naβ-氧化鋁是由5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Na2O和95%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Al2O3組成的化合物Na2O·11Al2O3。其晶粒尺寸小且分布均勻，熔點(diǎn)約為2 000℃，折射率ε為1.635～1.650，體積密度為3.25 g/cm3，氣孔率低（燒結(jié)度＞97%），機(jī)械強(qiáng)度高，耐熱沖擊性能好，晶界阻力?。踑軸膨脹系數(shù)約為5.7×10-6、c軸膨脹脹系數(shù)約為7.7× 10-6］，離子電導(dǎo)率高（300℃時電阻率為35 Ω·cm）。其可用做鈉硫電池的隔膜材料，即作為離子電導(dǎo)體，又具有隔離鈉極和硫極的作用；還可用于室溫電池、鈉熱敏元件，以及制作玻璃、耐火材料和陶瓷原料等。

1.3 活性氧化鋁

活性氧化鋁主要呈γ、ρ等晶型，是高分散度、多孔性的固體物料，具有很大的比表面積和孔容量，吸附性能好，表面呈酸性，熱穩(wěn)定性優(yōu)良，廣泛用作各種行業(yè)中的吸附劑、脫水劑和催化劑及載體等，是石油、化工、醫(yī)藥、化肥、環(huán)保等領(lǐng)域必不可少的材料之一。

活性氧化鋁的比表面積為250～350 m2/g，其中粒徑在3～5 mm、6～8 mm的球形粒子是優(yōu)良的干燥劑，能夠吸附大量的水蒸氣（多種氣體和有機(jī)液體中的水分），可通過干燥手段脫除物理吸附水，而且可以進(jìn)行多次循環(huán)利用。此外，活性氧化鋁還可作為高氟飲用水的優(yōu)質(zhì)除氟劑與制酸工業(yè)的除砷劑，已獲得廣泛應(yīng)用。

由于氧化鋁表面活性較高，呈酸性且熱穩(wěn)定性優(yōu)良，同時具有高的機(jī)械強(qiáng)度與耐熱性、較強(qiáng)的抗燒結(jié)能力，因此可以作為催化劑及催化劑載體使用?；钚匝趸X能夠用于烯烴異構(gòu)化反應(yīng)、加氫與脫氫反應(yīng)以及有機(jī)化合物的催化燃燒反應(yīng)。此外，用活性氧化鋁負(fù)載貴金屬和過渡金屬氧化物，能夠使碳?xì)浠衔?、一氧化碳及氮氧化合物迅速氧化，因而被廣泛用作汽車尾氣處理的催化劑。同時活性氧化鋁作為負(fù)載鎳鎢和鈷鉬的催化劑，還可用于重油與渣油加氫脫硫反應(yīng)。

納米γ-Al2O3CMP（化學(xué)機(jī)械拋光）漿料，可用于集成電路中層間金屬布線和薄膜材料表面平整化，以及光學(xué)玻璃、石英等寶石材料化學(xué)機(jī)械拋光等。

1.4 高純氧化鋁

高純氧化鋁是指純度大于99.99%、粒度均勻的超細(xì)粉體材料，主要產(chǎn)品有高純單晶粉狀氧化鋁、高純超細(xì)氧化鋁（粒徑≤1 μm）和高純納米氧化鋁（粒徑≤0.1 μm）。高純氧化鋁具有優(yōu)良的物理、化學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能，其密度大、硬度高、耐腐蝕、抗高溫和良好的可加工性，是制作集成電路、高壓鈉燈光管、陶瓷傳感器、芯片、絕緣體開關(guān)、陶瓷基片、催化劑載體涂層、精密儀表、航空光學(xué)器件和電容器的重要基礎(chǔ)材料。

高純氧化鋁經(jīng)過焙燒可獲得無氣孔、高抗彎曲度和抗腐蝕性的氧化鋁陶瓷。該結(jié)構(gòu)的陶瓷可制作高精度切削工具、軸密封材料和滾動軸承；而其功能陶瓷可制作熱敏元件、生物傳感器、溫度傳感器和紅外傳感器等。

此外，氧化鋁作為具有較高熔點(diǎn)和較大硬度的結(jié)構(gòu)性材料，還被用于補(bǔ)強(qiáng)橡膠，能夠改善橡膠導(dǎo)熱性、拉伸強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗老化性和耐磨性；高純納米氧化鋁的絕緣、隔熱、耐高溫特性，還可用于電池負(fù)極的涂層。

1.5 氧化鋁纖維

氧化鋁纖維（alumina fiber）又稱多晶氧化鋁纖維，屬于高性能無機(jī)纖維，是一種多晶陶瓷纖維，具有長纖、短纖、晶須等多種形式。氧化鋁纖維直徑為10～20 μm，密度為2.7～4.2 g/cm3，抗拉強(qiáng)度為1.40～2.45 GPa，抗拉模量為190～385 GPa，使用溫度可高達(dá)1 100～1 400℃，以Al2O3為主要成分，并含有少量的SiO2、B2O3、Zr2O3、MgO等［4］。

氧化鋁纖維具有陶瓷纖維的高強(qiáng)度、高模量、低的熱膨脹系數(shù)、抗化學(xué)侵蝕能力、超常的耐熱性、高溫抗氧化性、電絕緣性、低的導(dǎo)熱率和高介電常數(shù)，廣泛用于高溫絕熱材料、增強(qiáng)復(fù)合材料和編織無紡布等方面。氧化鋁纖維增強(qiáng)金屬可廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、電子、陶瓷、化工、航空領(lǐng)域，在國防軍工方面具有重要的意義，逐漸成為眾多學(xué)者的研究熱點(diǎn)。

1.6 氧化鋁濾膜

氧化鋁濾膜物理化學(xué)性質(zhì)優(yōu)異，孔徑大小及其分布、孔隙率、孔形態(tài)等微結(jié)構(gòu)可調(diào)變，膜厚度介于幾十納米到幾百微米，可以實(shí)現(xiàn)納米尺寸的篩分（如納濾膜對多價(jià)離子的高截留率）和可見大顆粒的分離（高溫氣體除塵）。

氧化鋁濾膜具有機(jī)械強(qiáng)度大、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、易清潔、孔徑大小和尺寸易控制等優(yōu)點(diǎn)，使其在污水處理、海水淡化、飲用水凈化領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用［5］。此外，氧化鋁膜還可用于氣體的凈化分離、除菌、病毒及熱源的去除、藥物濃縮和分離等，使其在催化、食品、醫(yī)藥領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用前景。

氧化鋁薄膜具有低漏電流、高擊穿場強(qiáng)、高化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕等優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，逐漸成為被廣泛應(yīng)用的絕緣材料。此外，Al2O3薄膜還有很好的鈍化效果、減反射作用，其高度自組裝性以及高度有序性和可控調(diào)節(jié)的納米尺寸孔洞，其在太陽能電池中被廣泛采用。

2 多品種氧化鋁應(yīng)用進(jìn)展

多品種氧化鋁每噸的價(jià)格比冶金級氧化鋁要高出幾萬甚至十幾萬元，其附加值大、利潤高、用途廣，其數(shù)量和種類的多少已成為衡量一個國家科技和工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。其中生產(chǎn)規(guī)模較大的是氫氧化鋁阻燃劑、擬薄水鋁石和高純超微細(xì)氧化鋁。為適應(yīng)不同工業(yè)發(fā)展的需求，近年來，多品種氧化鋁在其他領(lǐng)域也展現(xiàn)出優(yōu)良的應(yīng)用前景。

2.1 氧化鋁在介孔材料方面的應(yīng)用

介孔材料是20世紀(jì)90年代興起的一種新型納米結(jié)構(gòu)材料，是指比表面積較大（大于200m2/g）、孔徑分布在2～50 nm的多孔材料。介孔氧化鋁除具有普通Al2O3材料性能之外，還具有特殊的孔道結(jié)構(gòu)、較大的吸附容量和孔隙度，使其在吸附分離領(lǐng)域、新型復(fù)合材料、催化領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用前景。

Cai Weiquan等［6］以P123三嵌段共聚物為模板劑，采用溶膠-凝膠法兩步合成了有機(jī)胺修飾的介孔氧化鋁，孔徑尺寸為7.4 nm，比表面積為67.4 m2/g。試驗(yàn)結(jié)果表明，在pH=2的強(qiáng)酸性環(huán)境下，與未經(jīng)四乙烯基五胺修飾的介孔氧化鋁相比，其對Cr金屬的吸附速率半分鐘的去除率達(dá)到92%、吸附量達(dá)到59.5 mg/g；室溫下對CO2吸附量達(dá)到0.7 mmol/g。

Kou Long等［7］采用雙模板法在酸性體系下一步合成了具有三維結(jié)構(gòu)的介孔-大孔硅鋁復(fù)合材料。分析結(jié)果表明:該硅鋁復(fù)合物是具有中孔結(jié)構(gòu)墻的球形大孔結(jié)構(gòu)，比表面積高達(dá)509 m2/g，中孔孔徑均一約為3.5 nm；該復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)具有可調(diào)變性，在催化劑及載體和吸附領(lǐng)域?qū)⒂休^大的應(yīng)用價(jià)值。

黃玉娟等［8］采用溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝法和溶膠-凝膠法制備了具有大孔/介孔結(jié)構(gòu)的Al2O3-TiO2復(fù)合氧化物材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝法制備的復(fù)合氧化物材料具有三維連續(xù)大孔結(jié)構(gòu)，顯著促進(jìn)了活性組分的分散；此外，TiO2與Al2O3之間的相互作用，提升了TiO2的晶相轉(zhuǎn)變溫度及其相應(yīng)的熱穩(wěn)定性。

Choi Jin Young等［9］制備了介孔氧化鋁負(fù)載鎳基催化劑，并通過碘化氫降解反應(yīng)進(jìn)行催化反應(yīng)評價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:鎳鋁催化劑具有較高的熱穩(wěn)定性，700℃能夠穩(wěn)定存在；此外，催化反應(yīng)活性表明，反應(yīng)溫度為650℃時碘化氫降解率達(dá)到23%，反應(yīng)時間長達(dá)100 h后碘化氫降解率依然維持在20%。

2.2 氧化鋁在陶瓷材料方面的應(yīng)用

氧化鋁陶瓷具有硬度高、耐高溫、耐磨、電絕緣、耐侵蝕和力學(xué)性能良好等特點(diǎn)，且存在原料來源廣泛、價(jià)格低廉和生產(chǎn)工藝簡單等優(yōu)勢，使得氧化鋁陶瓷在凈化分離、吸聲減震、傳感器材料、高溫技術(shù)、航天航空、軍工等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

M.F.Zawrah等［10］以十六烷基三甲基溴化銨為起泡劑，采用注澆成型工藝制備了氧化鋁陶瓷膜。研究結(jié)果表明:多孔陶瓷膜的孔隙度、孔徑大小及分布、抗壓強(qiáng)度與制備條件密切相關(guān)，其中包括固載量、燒結(jié)溫度和發(fā)泡劑等多因素；當(dāng)焙燒溫度為1 500℃時制備的多孔陶瓷膜的孔隙度達(dá)到58.35%，抗壓強(qiáng)度達(dá)到18 MPa，平均孔徑達(dá)到178 nm。

Du Linjing等［11］采用離子交換法制備了毛細(xì)管結(jié)構(gòu)的氧化鋁蜂窩陶瓷。研究結(jié)果表明:料漿中固體負(fù)載量為10%～30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時，氧化鋁陶瓷孔隙度達(dá)到60.4%～70.5%，孔徑為180～350 μm。此外，利用溶膠-凝膠法制備的TiO2負(fù)載量為15%的蜂窩陶瓷光催化劑，在紫外光激發(fā)下對甲基藍(lán)的催化效率能夠達(dá)到79.52%。

S.Arcaro等［12］采用低溫共燒技術(shù)制備了LZS/α-Al2O3玻璃/陶瓷復(fù)合物，并研究了α-Al2O3含量對玻璃/陶瓷復(fù)合物的形成機(jī)制、熱穩(wěn)定性和電子性能的影響。結(jié)果表明:復(fù)合物在800～950℃焙燒30 min，相對密度達(dá)到85%～93%，主要晶相為鋯石和β-鋰輝石；當(dāng)α-Al2O3含量為1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時，該玻璃/陶瓷抗彎強(qiáng)度達(dá)到最大為290 MPa；當(dāng)α-Al2O3含量為1%～10%時，該玻璃/陶瓷電導(dǎo)率為（3.35～1.21）× 10-10S/cm，熱導(dǎo)率為4.65～2.98 W/（m·K），熱膨脹系數(shù)為（9.54～3.36）×10-6℃-1。

Liu Qiang等［13］在真空條件下，利用傳統(tǒng)方法成功制備了Mg、Ti改性α-Al2O3透明陶瓷。研究結(jié)果表明:焙燒過程中TiO2的摻雜有效抑制了Mg:α-Al2O3透明陶瓷的增長；并隨著TiO2含量的增加，獲得的透明陶瓷與單晶α-Al2O3透明陶瓷相比，其熱釋光向低溫區(qū)移動，峰強(qiáng)度和峰面積也逐漸增加。

2.3 氧化鋁在纖維材料方面的應(yīng)用

氧化鋁纖維由于具有高介電常數(shù)、高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、高機(jī)械模量等特性，還具有原料成本較低、生產(chǎn)工藝簡單等特點(diǎn)，因而具有較高的商業(yè)價(jià)值，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、民用復(fù)合材料領(lǐng)域。

Melanie Lee等［14］采用相轉(zhuǎn)移和燒結(jié)技術(shù)制備了微孔結(jié)構(gòu)氧化鋁中空纖維膜，主要由減少跨膜阻力的指狀微孔通道和具有微孔過濾功能的海綿層組成。研究表明:機(jī)械強(qiáng)度和廢水處理量大小與膜微觀形貌相關(guān)，而與分離層的有微濾功能的孔徑分布無關(guān)。單層分離膜與水處理量密切相關(guān)，而且焙燒溫度介于1300～1350℃更有利于單層分離膜形成。

Mónica Benítez-Guerrero等［15］以劍麻纖維為模板劑，采用生物復(fù)型技術(shù)制備具有中孔結(jié)構(gòu)高比表面積的γ-氧化鋁纖維，詳細(xì)研究了氯化鋁熱解和纖維煅燒技術(shù)對氧化鋁纖維形成的影響，并運(yùn)用紅外、熱重、掃描、透射電鏡、鋁核磁、N2和CO2吸附脫附等技術(shù)進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:1 000℃焙燒得到的氧化鋁纖維具有較高的穩(wěn)定性和比表面積，其比表面積達(dá)到150～200 m2/g。

A.Mahapatra等［16］采用電紡技術(shù)制備了鐵、鋁納米氧化物復(fù)合纖維，并進(jìn)行了重金屬離子吸附測試。研究結(jié)果表明:1 000℃焙燒條件下可得到較高純度的納米復(fù)合氧化物。吸附測試表明:相同pH和反應(yīng)時間下對Hg2+的吸附量最大，其次是Ni2+、Pb2+和Cu2+，分別為63.69、32.36、23.75、4 mg/g。

M.D.Irfan Hatim等［17］制備了Al2O3中空纖維膜外表面涂層厚度為5 μm的Pd薄層膜反應(yīng)器，并用于甲基環(huán)己烷脫氫制甲苯的催化反應(yīng)測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:催化劑負(fù)載量高于2.3 mg/cm時，氣體跨膜阻力上升明顯；甲基環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度成正比，而與反應(yīng)氣流速成反比；當(dāng)反應(yīng)氣流速為20 mL/min、反應(yīng)溫度為610℃時，Ni/Al2O3催化劑負(fù)載量為1 mg/cm的Pd/Al2O3中空纖維膜反應(yīng)器，甲基環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率為26%。

2.4 納米氧化鋁在聚合物方面的應(yīng)用

納米粒子是指一維尺寸小于100 nm的微粒子總稱，具有小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、隧道效應(yīng)、表面和界面效應(yīng)，對許多材料力學(xué)性能有明顯改善。其主要改性對象材料有聚丙烯、聚酯、聚酰胺和橡膠等。

Jorge Garcia-Ivars等［18］采用相轉(zhuǎn)移技術(shù)，在N，N-二甲基乙酰胺溶液中，以去離子水為絮凝劑，將聚乙二醇和氧化鋁兩種添加劑引入到孔尺寸相近、分子截留量相近、孔結(jié)構(gòu)不同的聚四氟、聚醚砜、聚醚酰亞胺的材料中，并通過滲透性能、薄膜電阻、分子截留量、親水性能進(jìn)行了表征評價(jià)。研究表明:聚乙二醇和氧化鋁的添加有利于在大孔隙中形成親水性的指狀結(jié)構(gòu)；與此同時，氧化鋁的添加也伴隨了具有多孔結(jié)構(gòu)的海綿狀的亞層和具有親水結(jié)構(gòu)的致密納米氧化鋁顆粒的形成；聚醚砜/PEG/氧化鋁膜具有超強(qiáng)的抗污染性能和超濾性能［18］。

Hamedreza Javadian等［19］采用化學(xué)氧化法制備了納米聚苯胺/γ-氧化鋁復(fù)合物，并進(jìn)行了SEM、TEM、FT-IR、XRD、TG-DSC、BET等表征；同時考察了納米聚苯胺/γ-氧化鋁復(fù)合物對活性紅、酸性藍(lán)62和直接藍(lán)199的吸附去除效果，以及溶液pH、吸附劑量、反應(yīng)時間和初始濃度對其吸附效果的影響。

A.Almaslow等［20］以環(huán)氧化天然橡膠/氧化鋁復(fù)合物、石墨、鋼絲棉、苯并惡嗪為原材料，使用熔融共混方法制備了半金屬摩擦復(fù)合材料。經(jīng)過電子束硫化和90℃下共混后，對其進(jìn)行了摩擦性能測試。結(jié)果表明:環(huán)氧化天然橡膠/氧化鋁復(fù)合物含量為29%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時，摩擦系數(shù)為0.437、磨損率為0.27× 10-7cm3/（N·m）；在摩擦表面形成氧化鐵晶相，接觸表面與環(huán)境之間存在相互作用。

B.Prakash等［21］采用超聲波降解法將可溶性氧化鋁納米顆粒嵌入殼聚糖聚合物基體中，并對該納米膜的形貌、光學(xué)、電子性質(zhì)進(jìn)行了SEM、UV-Vis、LCR和阻抗測試表征。該氧化鋁/殼聚糖納米膜具有良好的電子性質(zhì)，在傳感器、藥物運(yùn)載工具、基因治療方面有廣泛的應(yīng)用前景。此外XRD和FT-IR表征結(jié)果證實(shí)氧化鋁納米顆粒存在于聚合物基質(zhì)中。

2.5 氧化鋁在陽極模板方面的應(yīng)用

采用陽極氧化鋁模板制備的納米材料，具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和絕緣性。該合成工藝簡單、操作性強(qiáng)、孔徑可控、模板易除、價(jià)格低廉，廣泛適用于金屬單質(zhì)/合金、氧化物、半導(dǎo)體材料、高分子聚合物納米材料的組裝，在光學(xué)、電磁學(xué)、化工、催化等領(lǐng)域表現(xiàn)出較好的應(yīng)用前景。

Zhang Wenjun等［22］采用原子沉積法在陽極氧化鋁模板上制備了呈周期性排列的六角形鉑納米層。場發(fā)射電子顯微鏡和原子力顯微鏡表征結(jié)果證實(shí):鉑納米層間距小于10 nm；并且經(jīng)過光源激活后，鉑納米層表面的電磁場強(qiáng)度增強(qiáng)，尤其是臨近層內(nèi)的拉曼信號增強(qiáng)顯著。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與時域有限差分法計(jì)算結(jié)果相一致，期待其在化學(xué)示蹤和生物檢測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

Chen Yen-Hsing等［23］采用電化學(xué)沉積法在陽極氧化鋁模板上制備了氧化鋅納米線和納米管兩種材料，并對其進(jìn)行XRD、FE-SEM、TEM、EDXS等技術(shù)表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%和電解液濃度分別為0.1 mol/L和0.5 mol/L的ZnSO4溶液中，均獲得了孔徑尺寸均一的氧化鋅納米管和納米線兩種材料。與此同時，研究發(fā)現(xiàn)納米管的厚度取決于沉積時間和電流密度。

Li Cheng等［24］采用電沉積技術(shù)在氧化鋁陽極模板上制備了孔徑尺寸為40～250 nm具有六方最密堆積（hcp）單晶結(jié)構(gòu)的鈷納米線，并采用在線XRD分析技術(shù)研究了它的相變溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:粒徑為250 nm的鈷納米線的相變溫度和鈷顆粒的相變溫度相近；當(dāng)粒徑尺寸從90 nm下降到70 nm時，相變溫度迅速上升（超過300 K），并獲得較高熱穩(wěn)定性的hcp單晶相；當(dāng)粒徑尺寸為70 nm時，相變溫度為350 K，明顯高于鈷顆粒的相變溫度。

Wu Zhao等［25］首次采用交-直流變換方式在有阻擋層陽極氧化鋁模板上制備Au納米陣列。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:與直流電鍍相比，使用交/直流變換電鍍可獲得更高電流強(qiáng)度，而且通過交流預(yù)電鍍可以控制Au納米矩陣尺寸，能夠獲得更多枝狀金納米線。

3 結(jié)論與展望

由于多品種氧化鋁產(chǎn)品具有高技術(shù)含量和高附加值，因而在日本及歐洲等無礦產(chǎn)資源國家和地區(qū)已形成規(guī)?；a(chǎn)且其需求量呈日漸增長趨勢。中國多品種氧化鋁起步較晚，但經(jīng)過幾十年發(fā)展，目前氧化鋁材料種類已達(dá)100種以上，規(guī)格有200種以上，已形成一個龐大的多品種氧化鋁體系，在國內(nèi)外市場有著較大影響力。其中氫氧化鋁填料等產(chǎn)品在國際市場上也占有比較重要的地位。但是，由于中國的生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)相對落后、基礎(chǔ)理論知識薄弱以及創(chuàng)新能力不足等原因，在產(chǎn)品種類、質(zhì)量以及生產(chǎn)規(guī)模等方面與國外相比仍然存在一定的差距。

高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的需求為氧化鋁發(fā)展指明了方向，未來多品種氧化鋁在功能傳感器、生物陶瓷、氧化鋁微孔膜以及氧化鋁纖維等方面將會表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。中國鋁礦資源豐富，市場廣闊，隨著生產(chǎn)技術(shù)不斷革新，一定會有更多氧化鋁新品種不斷被開發(fā)出來，使多品種氧化鋁發(fā)展再上一個新臺階。

［1］ 陳勝福，黃堅(jiān)，李建文.多品種氧化鋁開發(fā)進(jìn)展、動向及市場現(xiàn)狀［J］.材料導(dǎo)報(bào)，2006，20（7）:22-26.

［2］ 陳勝福，黃堅(jiān)，李建文.非冶金氧化鋁產(chǎn)品的發(fā)展動向及市場現(xiàn)狀［J］.耐火材料，2006，40（3）:225-230.

［3］ 商連弟，王惠惠.活性氧化鋁的生產(chǎn)及改性［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2012，44（1）:1-6.

［4］ 汪家銘，孔亞琴.氧化鋁纖維發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景［J］.高科技纖維與應(yīng)用，2010，35（4）:49-54.

［5］ 滕雙雙，羅肖，王鵬飛.氧化鋁超濾膜的制備及性能［J］.功能材料，2013，44（20）:3030-3034.

［6］ Cai Weiquan，Tan Lijun，Yu Jiaguo，et al.Synthesis of amino-functionalized mesoporous alumina with enhanced affinity towards Cr（Ⅵ）and CO2［J］.Chemical Engineering Journal，2014，239: 207-215.

［7］ Kou Long，Wang Youhe，Dong Yan.One-step synthesis of three-di mensionally ordered macro-mesoporoussilica-aluminacomposites［J］. Materials Letters，2014，121:212-214.

［8］ 黃玉娟，李潯，張麗敏，等.雙孔TiO2-Al2O3復(fù)合物氧化物的制備及表征［J］.應(yīng)用化工，2013，42（5）:870-872.

［9］ Jin Young Choi，Hee Cheon N O，Young Soo Kim.Stability of nickel catalyst supported by mesoporous alumina for hydrogen iodide decomposition and hybrid decomposer development in sulfur-iodine hydrogen production cycle［J］.International Journal of Hydrogen Energy，2014，39（8）:3606-3616.

［10］ Zawrah M F，Khattab R M，Girgis Lamey G.Effect of CTAB as a foaming agent on the properties of alumina ceramic membranes［J］. Ceramics International，2014，40（4）:5299-5305.

［11］ Du Linjing，Liu Wei，Hu Shengliang，et al.Preparation and photocatalytic properties of macroporous honeycomb alumina ceramics used for water purification［J］.Journal of the European Ceramic Society，2014，34（3）:731-738.

［12］ Arcaro S，Cesconeto F R，Raupp-Pereira F，et al.Synthesis and characterization of LZS/α-Al2O3glass-ceramic composites for applications in the LTCC technology［J］.Ceramics International，2014，40（4）:5269-5274.

［13］ Liu Qiang，Yang Qiuhong，Zhao Guanggen，et al.Titanium effect on the thermoluminescence and optically stimulated luminescence of Ti，Mg:α-Al2O3transparent ceramics［J］.Journal of Alloys and Compounds，2014，582:754-758.

［14］ Lee Melanie，Wu Zhentao，Wang Rong，et al.Micro-structured alumina hollow fibre membranes-Potential applications in wastewater treatment［J］.Journal of Membrane Science，2014，461:39-48.

［15］ Benítez-Guerrero Mónica，Pérez-Maqueda Luis A，Sánchez-Jiménez Pedro E，et al.Characterization of thermally stable gamma alumina fibres biomimicking sisal［J］.Microporous and Mesoporous Materials，2014，185:167-178.

［16］ Mahapatra A，Mishra B G，Hota G.Electrospun Fe2O3-Al2O3nanocomposite fibers as efficient adsorbent for removal of heavy metal ions from aqueous solution［J］.Journal of Hazardous Materials，2013，258/259:116-123.

［17］ Irfan Hatim M D，Umi Fazara M A，Muhammad Syarhabil A.Catalytic dehydrogenation of methylcyclohexane（MCH）to toluene in a palladium/alumina hollow fibre membrane reactor［J］.Procedia Engineering，2013，53:71-80.

［18］ Garcia-Ivars Jorge，Maria-Isabel Alcaina-Miranda，Maria-Isabel Iborra-Clar.Enhancement in hydrophilicity of different polymer phase-inversion ultrafiltration membranes by introducing PEG/ Al2O3nanoparticles［J］.Separation and Purification Technology，2014，128:45-57.

［19］ Javadian H，Angaji M T，Naushad.M.Synthesis and characterization of polyaniline/γ-alumina nanocomposite:A comparative study for the adsorption of three different anionic dyes［J］.Journal of Industrial and Engineering Chemistry，2014，20（5）:3890-3900.

［20］ Almaslow A，Ghazali M J，Talib R J，et al.Effects of epoxidized natural rubber-alumina nanoparticles（ENRAN）composites in semi-metallic brake friction materials［J］.Wear，2013，302（1/2）: 1392-1396.

［21］ Prakash B，Jothirajan M A，Umapathy S，et al.Synthesis and characterization of biodegradable ultrasonicated films made from chitosan/Al2O3polymer nanocomposites［J］.Physics Procedia，2013 49:84-91.

［22］ Zhang Wenjun，Qiu Teng，Qu Xin-Ping，et al.Atomic layer deposition of platinum thin films on anodic aluminium oxide templates as surface-enhanced Raman scattering substrates［J］.Vacuum，2013，89:257-260.

［23］ Chen Yen-Hsing，Shen Yu-Min，Wang Sheng-Chang，et al.Fabrication of one-dimensional ZnO nanotube and nanowire arrays with an anodic alumina oxide template via electrochemical deposi tion［J］.Thin Solid Films，2014，570（Part B）:303-309.

［24］ LiCheng，Ni Chang，Zhou Weishun et al.Phase stability of Co nanowires prepared by electrodeposition via AAO templates［J］.Materials Letters，2013，106:90-93.

［25］ Wu Zhao，Zhang Yunwang，Du Kai.A simple and efficient combined AC-DC electrodeposition method for fabrication of highly ordered Au nanowires in AAO template［J］.Applied Surface Science，2013，265:149-156.

聯(lián)系方式：chwlp2008@163.com

Progress in multipurpose research and development of multiform alumina

Wang Liping，Guo Zhaohua，Chi Junzhou，Wang Yongwang，Chen Dong
（Shenhua Zhunneng Resources Comprehensive Development Company Limited，Erdos 010300，China）

The classifications，properties，and applications of alumina were introduced briefly.The applications of alumina in mesoporous alumina，alumina ceramics，anodic alumina，alumina fibre，alumina membrane，and modification of polymer were introduced in details.The latest research progress in various fields was also introduced.Finally，the prospects and research tendency of multiform alumina were forecasted.

alumina classification；multipurpose development and application；latest progress

TQ133.1

A

1006-4990（2015）06-0011-05

2015-01-17

王麗萍（1984— ），女，博士，工程師。