一种片状氧化铝的可控制备方法与流程

本发明公开了一种氧化铝的制备方法；具体地说，是一种片状氧化铝的可控制备方法，属于无机材料。

背景技术：

1、α-al2o3又称做刚玉，具有硬度高、强度高、耐磨性强、耐热和抗腐蚀性强等特性而使其在较多方面有着重要的应用。相比于常规的α-al2o3，片状α-al2o3具有独特的二维结构，径向为微米尺度，纵向为纳米尺度，径厚比大。因此，被广泛应用于珠光颜料、研磨抛光、导热复合材料等领域。

2、目前片状α-al2o3粉体的制备主要有以下几种方法：高温固相法、水热法、溶胶凝胶法和熔盐法。其中熔盐法是将反应产物在高温下溶解于熔盐液相中，形成饱和溶液，然后通过缓慢降温或蒸发熔剂等方法，形成过饱和溶液析出晶体，熔盐体起到熔剂和反应介质的作用。熔盐法具有反应周期短、晶体形貌可控、粉体各组分均匀无偏析、物相纯度高以及工艺简单等优点，成为目前制备片状氧化铝的主要方法。

3、us5702519通过水溶性铝盐作为铝源，硫酸盐作为熔盐，添加的少量磷酸盐和硫酸氧钛作为晶体生长调节剂制备出了粒径在3-22μm，厚度约200～300nm的六角片状结构的氧化铝粉体。wo2006101306a1、wo2008026829a1、cn1150165a和cn104925843a的发明专利申请公开的方法中，多数选择水溶性铝盐或复合铝盐作为铝源，硫酸钠和硫酸钾作为熔盐，通过钛盐、磷酸盐、锌盐和锡盐等添加剂来控制氧化铝的形状和尺寸。cn104986786b通过将纳米氧化铝晶种和/或片状α-al2o3晶种、不稳定性氧化铝加入至水溶性铝盐和可溶性盐中混合制得前驱体，该方法制备得到的片状氧化铝粒径尺寸和径厚比较小，约为3.8～9.5μm。cn114590827a通过将硫酸滴加到氢氧化铝和碱液混合液中得到白色沉淀物，在1100℃下煅烧制得片状氧化铝晶种，然后将制得的晶种加入至前驱体中，通过熔盐法得到平均粒径38μm左右，厚度约0.5μm的片状氧化铝粉体。因此，通过将合适尺寸的晶种引入到熔盐法实现可控制备大尺寸，高径厚比的片状α-al2o3粉体成为人们关注的焦点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，在熔盐法的基础上，提供一种低温制备片状α-al2o3微米晶种的方法，并通过水力分级的方法实现晶种颗粒尺寸的可控制备。

2、为此，本发明提供的技术方案是这样的：

3、一种片状氧化铝的可控制备方法，依次包括下述步骤：

4、步骤一)制备片状α-al2o3晶种

5、(1)将铝盐与尿素按1∶1-1∶4的质量比混合研磨均匀，干燥后得到尿素铝配合物

6、(2)将步骤(1)制备的尿素铝配合物、可溶性熔盐按1∶4的摩尔比混合均匀后进行煅烧，煅烧温度为550℃～1100℃，保温时间为2-10小时，得到片状α-al2o3粉体；

7、(3)将制得的片状α-al2o3粉体利用水力分级方法进行不同范围的粒径尺寸的筛选，得到不同粒径尺寸范围的片状α-al2o3晶种；

8、所述的水力分级方法是指以水为介质下，利用颗粒在分级设备中沉降速度不同，而水逆着颗粒沉降方向向上动，使得颗粒依照干扰沉降速度之差，或向上运动，或向下运动从而实现不同粒度的颗粒分离的方法。

9、所述的分级设备为超细粉体的湿法分级设备，优选但不限于水利旋流器、卧式螺旋离心分级机。

10、步骤二)合成片状α-al2o3粉体的合成

11、(1)将片状α-al2o3晶种、铝盐、可溶性熔盐和晶体生长调节剂溶液混匀得到悬浊液a，

12、所述的片状α-al2o3晶种添加量为悬浊液a原料的0.1-2wt％；

13、所述的可溶性熔盐与铝盐的摩尔比为4∶1。

14、所述的晶体生长调节剂与铝盐的摩尔比为1∶50-1∶200。

15、(2)向碱性水溶液中加入可溶性磷酸盐，混匀得到溶液b；

16、所述的碱性水溶液固含量与磷酸盐的质量比为60∶1。

17、(3)在持续搅拌下将溶液b加入至悬浊a中，控制水解反应结束时的ph为6.5-7.5，得到含水解产物的凝胶混合物，将其烘干后得到凝胶混合物固体；

18、所述的溶液b和悬浊a的质量比为1∶3-1∶5。

19、(4)将上述凝胶混合物固体在900～1300℃下进行高温煅烧2-6h，升温速率为1～10℃/min；将煅烧后固体用水洗涤，去除可溶性熔盐后干燥得到片状α-al2o3粉体。

20、进一步的，上述的片状氧化铝的可控制备方法，步骤一)和步骤二)所述的铝盐为铝的含氧酸盐和或铝的卤化物。

21、进一步的，上述的片状氧化铝的可控制备方法，步骤一)和步骤二)所述的可溶性熔盐为氯化钠，硫酸钠，氟化钠，氯化钾，硫酸钾，氟化钾，氯化锂，硫酸锂和氟化锂中的一种或多种混合物。

22、进一步的，上述的片状氧化铝的可控制备方法，步骤二)中所述的晶体生长调节剂溶液为硫酸氧钛、四氯化钛、氯化锡、硫酸锌的一种或多种。

23、进一步的，上述的片状氧化铝的可控制备方法，步骤二)中所述碱性水溶液为碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或者两种以上的混合物的水溶液。

24、进一步的，上述的片状氧化铝的可控制备方法，步骤二)中所述的可溶性磷酸盐包括磷酸盐和偏磷酸盐中的一种或多种，比如：磷酸钠、磷酸二氢钠、六偏磷酸钠、三偏磷酸钠。

25、与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下技术优点：

26、1、本发明提供的技术方案通过固相法制备尿素铝配合物，并通过熔盐法在550℃～1100℃下煅烧得到片状α-al2o3晶种，具有工艺简单，能耗低的优点。

27、2、本发明提供的技术方案通过水力分级的方法对片状α-al2o3晶种进行粒径尺寸的分级，从而实现晶种粒径尺寸的可控调节，有利于制备粒径均匀、高径厚比的片状α-al2o3粉体。

技术特征：

1.一种片状氧化铝的可控制备方法，其特征在于，依次包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述的片状氧化铝的可控制备方法，其特征在于，步骤一)和步骤二)所述的铝盐为铝的含氧酸盐和或铝的卤化物。

3.根据权利要求1所述的片状氧化铝的可控制备方法，其特征在于，步骤一)和步骤二)所述的可溶性熔盐为氯化钠，硫酸钠，氟化钠，氯化钾，硫酸钾，氟化钾，氯化锂，硫酸锂和氟化锂中的一种或多种混合物。

4.根据权利要求1所述的片状氧化铝的可控制备方法，其特征在于，步骤二)中所述的晶体生长调节剂溶液为硫酸氧钛、四氯化钛、氯化锡、硫酸锌的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的片状氧化铝的可控制备方法，其特征在于，步骤二)中所述碱性水溶液为碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或者两种以上的混合物的水溶液。

6.根据权利要求1所述的片状氧化铝的可控制备方法，其特征在于，步骤二)中所述的可溶性磷酸盐包括磷酸盐和偏磷酸盐中的一种或多种，比如：磷酸钠、磷酸二氢钠、六偏磷酸钠、三偏磷酸钠。

技术总结
本发明公开了一种片状氧化铝的可控制备方法；旨在提供一种低温制备片状α‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;微米晶种的方法，并通过水力分级的方法实现晶种颗粒尺寸的可控制备；该方法是将铝盐与尿素混合研磨均匀，干燥后得到尿素铝配合物；再与可溶性熔盐混合均匀后550℃～1100℃煅烧2‑10h，得到片状α‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;晶种；再利用水力分级进行筛选得到不同粒径尺寸范围的片状α‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;晶种；将晶种、铝盐、可溶性熔盐和晶体生长调节剂溶液混匀得到悬浊液A，向碱性水溶液中加入可溶性磷酸盐，混匀得到溶液B；将溶液B加入至悬浊A中混合，烘干后得到凝胶混合物固体；再在高温煅烧得到的固体用水洗涤，去除可溶性熔盐后干燥得到片状α‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;粉体。

技术研发人员：谭礼林,梁智敏,彭兴凯,莫世广,刘志锐,曾亮丹
受保护的技术使用者：化学与精细化工广东省实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11