納米氧化鋁的制備及應(yīng)用進(jìn)展

楊春香 高明亮

摘 要：納米氧化鋁作為一種新興材料，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的支撐下，逐漸在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域開始應(yīng)用，但部分納米氧化鋁的制備方法仍存在一定的污染性，基于這種狀況，應(yīng)當(dāng)對(duì)其制備方法進(jìn)行深入探究，提升制備的環(huán)保性。本文基于納米氧化鋁的制備方法進(jìn)行分析，并對(duì)其實(shí)際應(yīng)用狀況進(jìn)行深入探究。

關(guān)鍵詞：耐高溫性能；氣相法；催化劑載體；陶瓷材料；環(huán)境污染

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.021

0 引言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展與廣泛應(yīng)用，對(duì)我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展都產(chǎn)生了重大影響，自上世紀(jì)八十年代納米材料概念被提出后，我國(guó)開始將其列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目，通過(guò)長(zhǎng)期的深入探究，在納米材料的基礎(chǔ)上可以開始制備納米氧化鋁，這種材料與傳統(tǒng)的金屬鋁相比，其耐高溫性能、硬度等特征顯著提升，目前納米氧化鋁廣泛應(yīng)用于社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域。為更好的促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)制造與社會(huì)發(fā)展，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)不斷加強(qiáng)探究，使納米氧化鋁可以具備更加廣闊的應(yīng)用前景。

1 納米氧化鋁的制備方法探究

（1）氣相法。氣相法作為納米氧化鋁的主要制備方式之一，其細(xì)化為多種具體的制備方法，本文主要對(duì)其常用的制備方法進(jìn)行分析探究，激光誘導(dǎo)氣相沉積法其主要的技術(shù)原理是通過(guò)激光制作高溫環(huán)境，使相關(guān)的納米材料在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成肉眼不可見(jiàn)的胚胎，這種胚胎能夠在激光高溫環(huán)境下快速生長(zhǎng)，如果脫離照射區(qū)域溫度將會(huì)快速降低并停止生長(zhǎng)，一般將其體積控制在微粒粉末狀態(tài)進(jìn)行收集，并開展相應(yīng)的后續(xù)處理。

化學(xué)氣相沉積法是在掌握了氯化鋁的臨界反應(yīng)溫度的規(guī)律，人工制造使氯化鋁能夠發(fā)生反應(yīng)的飽和蒸汽壓，使其在這種條件下可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)重聚，形成數(shù)量龐大的晶核，并在一定條件下進(jìn)行固化，技術(shù)人員可以通過(guò)相應(yīng)的收集器皿將其進(jìn)行收集，以備后用。

（2）液相法?，F(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，相關(guān)的研究人員在進(jìn)行納米氧化鋁制備過(guò)程中常采用的就是該方法，其又被叫做濕化學(xué)法，在此基礎(chǔ)上也細(xì)分為多種制備方法傳統(tǒng)的沉淀法制備納米氧化鋁的過(guò)程中容易出現(xiàn)分解材料自動(dòng)聚集的問(wèn)題，針對(duì)這一問(wèn)題，我國(guó)相關(guān)學(xué)者才去相應(yīng)的優(yōu)化措施，以活性炭反應(yīng)器法對(duì)納米氧化鋁進(jìn)行制備，有效的優(yōu)化了這一問(wèn)題。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展，為納米氧化鋁材料提供了多元化的制備方法，在上述方法的基礎(chǔ)上，液相法還細(xì)化為反相微乳液法、水熱合成法、相轉(zhuǎn)移分離法、電化學(xué)法等多種制備方法，在不同制備環(huán)境下得以有效的應(yīng)用。

（3）固相法。固相法分為機(jī)械研磨法、化學(xué)熱解法兩大類，其中前者是通過(guò)相關(guān)的機(jī)械設(shè)備將含有納米氧化鋁材料的高嶺土等進(jìn)行直接研磨粉碎，當(dāng)粉碎至一定程度后，通過(guò)相關(guān)的工藝進(jìn)行雜質(zhì)分離，最終得到粉末狀納米氧化鋁，但這種機(jī)械研磨法所制備的納米氧化鋁粉末顆粒難以保持均勻狀態(tài)，并且生產(chǎn)噪音相對(duì)較大，對(duì)于長(zhǎng)期操作的人員身體容易造成傷害?；瘜W(xué)熱解法是通過(guò)對(duì)硫酸鋁進(jìn)行化學(xué)提純，多次反復(fù)后可以制得納米氧化鋁，這種制備方法具有一定的污染性會(huì)產(chǎn)生二氧化硫等化學(xué)氣體，對(duì)會(huì)對(duì)大氣造成污染。

2 納米氧化鋁的應(yīng)用探究

（1）催化劑載體應(yīng)用。氧化鋁載體是指白色粉末狀或已成型的氧化鋁固體，是一類使用最廣泛地催化劑載體，約占工業(yè)上負(fù)載型催化劑的70%。氧化鋁作為催化劑載體，因其多孔，具有高比表面積，硬度好，耐磨，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能夠?qū)⒁恍┗钚晕镔|(zhì)組分分散與其表面和孔中，已廣泛應(yīng)用于石油加工，催化裂化，異丁烷氧化脫氫制異丁稀和丁二稀的制備等方面；用超增溶膠團(tuán)自組裝方法，制備納米介孔氧化鋁載體；用熱噴涂鋁涂層氧化陽(yáng)極法，制備納米多孔氧化鋁催化載體。

（2）陶瓷材料制作。氧化鋁陶瓷在力學(xué)、耐高溫和化學(xué)穩(wěn)定性等方面具有良好的綜合性能，是目前世界上應(yīng)用最為廣泛的陶瓷材料之一 ，納米級(jí)的氧化鋁可以提高材料的強(qiáng)度、韌性和超塑性，并使材料的性能得到大大的改善。正如英國(guó)著名材料專家Cahn指出的納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑那樣 ，納米氧化鋁陶瓷具有燒結(jié)溫度低，強(qiáng)度、韌性高等優(yōu)點(diǎn)，受到人們的普遍關(guān)注。

（3）各類材料表面保護(hù)應(yīng)用。納米氧化鋁材料由于其硬度較強(qiáng)，在材料表面防護(hù)方面發(fā)揮了重要作用，將其附著制作到各類材料表面能夠形成保護(hù)涂層，對(duì)材料進(jìn)行有效的保護(hù)。國(guó)外一些研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)，將納米氧化鋁附著在奧氏體304不銹鋼材料表面，能夠使其硬度得到有效的提升。我國(guó)相關(guān)學(xué)者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)納米氧化鋁的應(yīng)用可以改變氟聚芳醚酮聚合物的性質(zhì)，將其進(jìn)行結(jié)合后可以有效的提升材料的防腐性能。

（4）復(fù)合材料的制作與應(yīng)用。通過(guò)對(duì)納米氧化鋁材料的耐高溫優(yōu)勢(shì)探究，相關(guān)學(xué)者發(fā)現(xiàn)其在復(fù)合材料制作過(guò)程中可以發(fā)揮極大的作用。我國(guó)相關(guān)學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)通過(guò)納米氧化鋁材料可以制作相應(yīng)的納米氧化鋁復(fù)合膜，其高溫電性能、分解濕度以及拉伸強(qiáng)度得到了有效的優(yōu)化。國(guó)外學(xué)者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，納米氧化鋁填充不飽和聚酯的納米復(fù)合材料，拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度性能較為卓越。

（5）制作吸附劑。傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通常采用石墨作為吸附劑，其吸附效果雖然較為顯著，但是分解過(guò)程較為復(fù)雜，我國(guó)學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)，納米氧化鋁具有較強(qiáng)的吸附性能，對(duì)于一些貴金屬的吸附效果可以達(dá)到百分之九十五以上，這一發(fā)現(xiàn)有效的降低了化學(xué)實(shí)驗(yàn)中貴金屬的損耗，對(duì)研究單位的經(jīng)濟(jì)效益提升起到了重要的保障作用。

（6）傳感器的應(yīng)用。國(guó)外研究學(xué)者在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，采用納米氧化鋁薄膜材料所制作的傳感器可以對(duì)鼠類所釋放的一氧化氮進(jìn)行有效的檢測(cè)，可以在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的一氧化氮檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的支撐下，納米氧化鋁材料將會(huì)逐漸廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，部分納米氧化鋁的制備存在一定的污染性，相關(guān)研究學(xué)者應(yīng)當(dāng)不斷加強(qiáng)對(duì)其深入探究，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代工藝方法的探究，降低納米氧化鋁制備的成本和污染性，使其能夠更好的服務(wù)于我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)及其他領(lǐng)域，全面促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：楊春香（1973-），女，大專，工程師，高級(jí)技師，從事石油化工及相關(guān)催化劑助劑的研究。