中國粉體網訊 高純氧化鋁一般是指純度大于99.99%的顆粒超細的氧化鋁粉體，高純氧化鋁粉其獨特的物理、化學、電學、光學、熱學和機械性能，使它具有耐高溫、耐化學腐蝕、耐驟冷驟熱，不易炸裂等優良特性，是LED用藍寶石基底、人工晶體、鋰電池隔膜涂層、三基色熒光粉、等離子體顯示材料、長余輝熒光粉、高壓鈉燈的透明氧化鋁陶瓷管、高精度研磨材料及人工關節和骨骼、紅外吸收和發熱粉等高技術新材料領域最為關鍵的基礎材料[1,2]。
高純氧化鋁的制備條件和制備方法對于制備出的氧化鋁純度的高低，顆粒度是否均一，是否具有易燒結的特性等均起著決定性的作用，因此，研究高純氧化鋁的制備工藝具有重要的意義。傳統的拜耳法所得氧化鋁純度低難以滿足不斷增長的工業需求，目前，常用的工藝有改良拜耳法、無機鋁鹽熱分解法、醇鋁水解法、水熱合成法等，其中醇鋁水解法可制備出純度高、粒徑小的高純氧化鋁粉體，且生產過程無污染，從而備受關注[3,4]。
2 原理[5,6]
醇鹽水解法是實質上是單質金屬與有機物的反應過程，反應生成了醇鹽和氫氣。將醇鹽經過水解可以制備高純氧化鋁的前驅體——水合氧化鋁，水合氧化鋁經過高溫煅燒就得到高純氧化鋁了。反應物中的醇可以是異丙醇、異辛醇等等，以異丙醇為例，反應式如下：
2Al+6(CH3)2CHOH→2Al(OC3H7)3+3H2
Al(OC3H7)3+3H2O→Al(OH)3+3(CH3)2CHOH
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O
紀洪波等[7]利用此法使用異辛醇與鋁反應得到三異辛醇氧基鋁，經水解、干燥、焙燒后制得高純氧化鋁。實驗表明采用異辛醇反應較快且易回收，三異辛醇氧基鋁易提純，所得產物催化性能良好。薛濤等[8]利用此法以氯化鋁為原料，將其加入到適量苯和無水乙醇中，氯化鋁溶解后通入氨氣直至pH為8，過慮后鋁醇鹽經水解、焙燒制得高純氧化鋁。檢測表明所得粒徑為25nm左右且晶粒均勻，晶核生長完好，純度高。要考慮到加入何種醇能使操作安全方便易控制，反應迅速，而且產物有利于提純除雜，現在主要是用異丙醇鋁水解來制備高純氧化鋁。
3 技術關鍵點
利用醇鋁水解法制備高純氧化鋁的技術關鍵是：
(1)原料的純度，有機醇的純度是制約氧化鋁純度的重要因素，因為選用高純有機醇會造成成本增加，所以生產廠家一般會通過對有機醇進行提純，來降低生產成本。
(2)通過對有機醇鋁的提純，也可增加產品的純度，在230～250℃下，通過精餾塔對有機純鋁進行精餾，有機醇鋁以氣體的形式精餾出來，雜質被留在反應釜底部，從而提高有機純鋁的純度。
(3)干燥的條件，燒結溫度的控制及粉碎裝置，生產出的高純氧化鋁的產品的粒度可通過燒結溫度及干燥條件進行控制，可以通過改進粉碎裝置來提高產品粒度均一性，比如球磨機等[5]。
目前對制備過程中的中間產物（醇鹽）進行純化是提高最終產物的有效手段，常見的除雜純化方法見報道有：螯合蒸餾法、結晶法、萃取法等等。螯合蒸餾法在純化醇鹽的過程中利用了醇鹽在加熱條件下比較容易分解的特性，該工藝操作方便、節約時間、效果明顯。結晶法的過程是將醇鹽溶解在某種有機溶劑中，然后根據醇鹽在不同溫度條件下的有機溶劑中的溶解度不同，最后通過降溫使金屬醇鹽結晶出來，該方法與螯合蒸餾法相比有節約能源、設備體積小、成本低的優點，但是所需時間非常長，很難進行規�；a。萃取法的主要原理是將金屬醇鹽溶解在有機溶劑中，使得不溶性物質沉降到反應器底部進而得到比較純凈的物質從而來實現醇鹽和雜質分離的，這種方法雖然可以彌補一些其它醇鹽的不足之處，但是同樣所需的時間比較長，因此在工業生產中也不常用到這種方法。一般的除雜方法只能起到初步除雜的目的，但是要制備出高純度的氧化鋁，就必須對高純氧化鋁粉體中的微量元素也要有很好的去除效果[6]。
付高峰[9]等使用鋁含量大于99.9%的鋁片和分析純丙醇制備超細高純氧化鋁，需要恒溫水浴加熱、添加異丙醇和氯化汞作為催化劑，將生成的異丙醇鋁經精餾、水解、老化、干燥、煅燒等工藝最終制得產品。
李淑珍[10]采用螯合蒸餾法純化了異丙醇鋁，主要的實驗過程是在鋁和異丙醇的反應裝置中加入一種螯合劑，這種螯合劑就會與反應體系中的鐵雜質形成沸點比較高的螯合物，有了這個特性，那么就可以利用減壓蒸餾的方法使異丙醇鋁和鐵雜質元素很好的分離，從而得到純化目的。這種方法可以對鐵的去除有很好的效果，同時流程簡單方便，投入的成本不高。
4 優缺點[11]
有機醇鋁鹽水解法是我國生產高純氧化鋁經常采用的方法，得到的氧化鋁純度可以達到99.999%，遠高于其它制備方法制備的氧化鋁純度。從有機醇鋁鹽水解法反應的方程式可以看出反應幾乎不產生任何有害氣體，采用的原料多比較環保，并且反應過程中利用較多的醇還可以進行重復利用，由此可見，有機醇鋁鹽水解法具有對環境傷害小、節省原材料、氧化鋁純度高的優點。
但是有機醇鋁鹽水解法中對于去除雜質較少時溶液中的雜質，操作困難，這是由于這種條件下雜質的走向較難掌握。因此，對于蒸餾過程要求嚴格。同時基于水解和焙燒氧化鋁的團聚作用，對于水解和焙燒的條件也有嚴格的要求。但隨著蒸餾過程雜質的減少，對雜質的走向控制將變得越來越難，因此蒸餾過程的每一步的蒸餾條件都需嚴格控制，增加了操作難度。同時為了避免氧化鋁發生團聚現在，在水解以及焙燒時，條件的控制也比較嚴格。生產成本相對也較高，這就使得醇鋁水解法的生產成本增加。
5 結語
醇鋁水解法是生產高純氧化鋁較為先進的方法，得到的氧化鋁純度可以達到99.999%，遠高于其它方法制備的氧化鋁純度。但為了控制團聚現象和雜質的出現，反應條件需嚴格調控，導致成本的提高，今后的發展趨勢是提高除雜效率，改進反應條件以降低成本、提高產率。
參考文獻：
[1]熊銳.醇鋁法制備高純Al2O3及純化技術研究[D].貴州師范大學,2016.
[2]昝超,唐發滿,李增榮,李積升.直接水解法生產高純氧化鋁工藝研究[J].化學工程師,2021,35(08):67-69.
[3]張一雯.高純氧化鋁制備方法和生產現狀研究[J].世界有色金屬,2017,(12):24-26.
[4]張立生,李慧,張漢鑫,梁精龍.高純氧化鋁應用及制備工藝研究進展[J].輕金屬,2018,(10):18-21.
[5]路文,陳廷益.高純氧化鋁制備方法及應用[J].山東化工,2014,43(10):51-52.
[6]張英.醇鋁水解法制備高純氧化鋁的實驗室研究[D].貴州大學,2015.
[7]紀洪波，許學翔，張林，等.高純氧化鋁的制備工藝.化工進展，2006，25(6):712-713．
[8]薛濤，李俠，何力，等.醇鹽水解法制備納米α-Al2O3粉體[J].化工新型材料，2006，34(11):53-55．
[9]付高峰，畢詩文.超細氧化鋁粉末制備技術[J].有色礦冶，2000（1）：39-41.
[10]李淑珍.高純異丙醇鋁的制備及其在發光材料中的應用[D].大連:大連理工大學碩士論文,2004.
[11]張成榮,范秀麗,劉奎.高純氧化鋁制備技術及應用研究進展[J].世界有色金屬,2016,(23):166-167.
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