專利名稱：一種一維Al00H和γ－Al的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無機化工技術領域，涉及納米材料的制備方法，尤其涉及一種一維AlOOH和γ-Al2O3納米材料的制備方法。
背景技術：
發(fā)展一種可控的合成方法一直是材料科學學家所追求的目標，自從碳納米管發(fā)現(xiàn)以來，一維納米結構材料因其奇特的電學、光學、磁性和機械性能及其在納米器件構造中的潛在應用而倍受關注，因而探索制備結構有序、性能優(yōu)良的低維納米材料一直是研究的熱點。人們在一維納米結構的制備方面已經(jīng)做了很多的嘗試，但是由于這些一維納米材料的尺寸極小和它們的各向異性，使它們的合成與制備仍然面臨著許多挑戰(zhàn)，因此探求能夠控制一維納米材料的晶核形成和生長技術變得越來越重要。超細氧化鋁因其具有耐高溫、耐腐、比表面積大、反應活性高、電絕緣性好、在低溫下易于成型等優(yōu)異特性，在人工晶體、精細陶瓷、傳感器、催化劑等方面得到了廣泛的應用，因而氧化鋁納米材料的制備具有重要意義。在過去的幾年內，隨著納米技術的不斷發(fā)展，人們對低維納米材料制備及應用日益關注，不同形貌的一維氧化鋁納米材料如納米線、納米管、納米帶、納米纖維、納米須、納米球已經(jīng)用不同的方法制備出來。但除了R.Brusasco課題組在1984年以AlCl3和Al2O3溶液為原料，在高壓反應釜內以160℃反應40小時得到纖維狀AlOOH外[R.Brusasco，J.Gaassi，J.Baglio，Mater.Res.Bull.，19，1489]，大部分是在反應體系中引進了表面活性劑或模板來制備一維γ-Al2O3納米材料。Zhu et al報導了用聚乙烯作為表面活性劑制備氫氧化鋁中間體，從而得到一維γ-Al2O3納米纖維[H.Zhu，J.D.Riches and J.C.Barry，Chem.Mater.，2002，14，2086.]Zhang et al用非離子表面活性劑合成了多孔棒狀的γ-Al2O3納米粒子[Z.Zhang Thomas J.Pinnavaia，J.Am.Chem.Soc.，2001，124，12294.]；Kuang et al報導了用CTAB作表面活性劑來制備γ-Al2O3納米管[D.Kuang，γ.Fang，H.Liu，C.Frommen and D.Fonske，J.Mater Chem.2003，13，660.]；Lee et al.用表面活性劑作模板制備一維γ-Al2O3納米結構[Hyun.Chul.Lee.et al.，J.Am.Chem.Soc.，2003，125，2882]。由此看來，迄今為止，制備一維γ-Al2O3納米材料都離不開表面活性劑或模板，工藝復雜，成本高，不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種不用表面活性劑或模板，工藝簡單易行，成本低，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的一維AlOOH和γ-Al2O3納米材料的制備方法，以滿足社會急需。
本發(fā)明的目的可通過如下技術措施來實現(xiàn)該一維AlOOH和γ-Al2O3納米材料的制備方法按如下步驟進行a、將可溶性鋁鹽溶解在去離子水中，在冰水浴條件下加入氨水，用攪拌器劇烈攪拌至產(chǎn)生白色Al(OH)3沉淀；然后b、將白色Al(OH)3沉淀用去離子水離心洗滌至pH值為中性；然后c、再重新分散到蒸餾水中，攪拌均勻后轉移到不銹鋼反應釜中，在加熱條件下反應完全，自然冷卻，所得反應液用微波輻射，得白色干燥產(chǎn)物，產(chǎn)物經(jīng)在馬弗爐內煅燒，得γ-Al2O3納米針。或者其他步驟不變，只在a工序中，在室溫條件下加入氨水，得γ-Al2O3納米棒?；蛘咂渌襟E不變，在a工序中，將生成白色Al(OH)3沉淀的pH值調整為9～11；在c工序中，向水熱體系滴加正丁胺至pH值為13～15，得γ-Al2O3納米管。
本發(fā)明的目的還可通過如下技術措施來實現(xiàn)所述的可溶性鋁鹽優(yōu)選硝酸鋁、硫酸鋁、氯化鋁，所述反應釜中加熱反應溫度為240～260℃，所述馬弗爐內煅燒溫度為650～750℃，煅燒時間為1.5～2.5小時。
本發(fā)明以可溶性鋁鹽和氨水為原料，用溶膠-水熱法制備一維氧化鋁納米材料，系統(tǒng)的研究了制備條件(滴加沉淀劑的條件、水熱體系的pH值等)對產(chǎn)物尺寸和形貌的影響，采用X射線粉末衍射技術、TEM、HRTEM、傅立葉紅外光譜、固體熒光技術對所得產(chǎn)品進行表征。實驗結果表明，通過改變實驗條件，可以得到不同結構的勃姆石AlOOH一維納米材料，用微波輻射法干燥所得產(chǎn)品在700℃煅燒2h，可得到相應的尺寸均勻的氧化鋁一維納米材料。同時由于一維納米材料具有各向異性等特異性質，因此，可望在磁性、電學、光學等領域獲得廣泛的應用。
本發(fā)明勃姆石(AlOOH)和氧化鋁(γ-Al2O3)納米棒、納米針及納米管的生產(chǎn)過程中不使用任何表面活性劑和模板，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低，通過控制一定的pH值和反應溫度就可以控制勃姆石(AlOOH)和氧化鋁(γ-Al2O3)納米材料的形貌，并適于采用大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明制備的勃姆石(AlOOH)的XRD圖；圖2是本發(fā)明制備的氧化鋁(γ-Al2O3)的XRD圖；圖4是本發(fā)明制備的氧化鋁(γ-Al2O3)納米針的TEM照片；圖6是本發(fā)明制備的氧化鋁(γ-Al2O3)納米棒的TEM照片；圖7是本發(fā)明制備的勃姆石(AlOOH)納米管的TEM照片；圖8是本發(fā)明制備的氧化鋁(γ-Al2O3)納米管的TEM照片；圖9是本發(fā)明制備的氧化鋁(γ-Al2O3)納米棒的高分辨照片；圖10是本發(fā)明制備的氧化鋁(γ-Al2O3)納米管的高分辨照片；圖11是本發(fā)明制備的氧化鋁(γ-Al2O3)納米棒的電子衍射花樣；圖12是本發(fā)明制備的氧化鋁(γ-Al2O3)納米管的電子衍射花樣。
圖13是本發(fā)明制備的氧化鋁(γ-Al2O3)的紅外光譜圖；圖14是本發(fā)明制備的氧化鋁(γ-Al2O3)的光致發(fā)光光譜圖。
具體實施例方式實施例1稱取0.001mol的Al(NO)3·9H2O溶解在20ml水中，在冰水浴條件下加入新配制的0.3M的NH3·H2O，用電磁攪拌器劇烈攪拌，直到產(chǎn)生白色Al(OH)3沉淀，測定pH值為8，用去離子水多次洗滌，除去NO3-和NH4+，至pH值為7左右，然后重新分散到蒸餾水中，攪拌均勻后轉移到20ml不銹鋼反應釜中，擰緊釜蓋，在250℃條件下反應8h后，自然冷卻，所得反應液用微波輻射3分鐘，得白色干燥產(chǎn)物為勃姆石(AlOOH)納米針，產(chǎn)物在馬弗爐內以700℃鍛燒2h，得γ-Al2O3納米針。
實施例2稱取0.001mol的Al(NO)3·9H2O溶解在20ml水中，在室溫條件下加入新配制的0.3M的NH3·H2O，用電磁攪拌器劇烈攪拌，直到產(chǎn)生白色Al(OH)3沉淀，測定pH值為8，用去離子水多次洗滌，除去NO3-和NH4+，至pH值為7左右，然后重新分散到蒸餾水中，攪拌均勻后轉移到20ml不銹鋼反應釜中，擰緊釜蓋，在250℃條件下反應8h后，自然冷卻，所得反應液用微波輻射3分鐘，得白色干燥產(chǎn)物為勃姆石(AlOOH)納米針，產(chǎn)物在馬弗爐內以700℃鍛燒2h，得γ-Al2O3納米棒。
實施例3稱取0.001mol的Al(NO)3·9H2O溶解在20ml水中，在室溫條件下加入新配制的0.3M的NH3·H2O，用電磁攪拌器劇烈攪拌，直到產(chǎn)生白色Al(OH)3沉淀，測定pH值為10，用去離子水多次洗滌，以除去NO3-和NH4+，至pH值為7左右，然后再重新分散到蒸餾水中，后通過滴加正丁胺調節(jié)pH值為14左右，移入到20ml不銹鋼反應釜中，擰緊釜蓋，在250℃條件下反應8h后，得到的是勃姆石(AlOOH)納米管，產(chǎn)物在馬弗爐內以700℃鍛燒2h，得γ-Al2O3納米管。
權利要求
1.一種一維AlOOH和γ-Al2O3納米材料的制備方法，其特征在于該方法按如下步驟進行a、將可溶性鋁鹽溶解在去離子水中，在冰水浴條件下加入氨水，用攪拌器劇烈攪拌至產(chǎn)生白色Al(OH)3沉淀；然后b、將白色Al(OH)3沉淀用去離子水離心洗滌至pH值為中性；然后c、再重新分散到蒸餾水中，攪拌均勻后轉移到不銹鋼反應釜中，在加熱條件下反應完全，自然冷卻，所得反應液用微波輻射，得白色干燥產(chǎn)物，產(chǎn)物經(jīng)在馬弗爐內煅燒，得γ-Al2O3納米針?；蛘咂渌襟E不變，只在a工序中，在室溫條件下加入氨水，得γ-Al2O3納米棒?；蛘咂渌襟E不變，在a工序中，將生成白色Al(OH)3沉淀的pH值調整為9～11；在c工序中，向水熱體系滴加正丁胺至pH值為13～15，得γ-Al2O3納米管。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種一維AlOOH和γ-Al2O3納米材料的制備方法，其特征在于所述的可溶性鋁鹽優(yōu)選硝酸鋁、硫酸鋁、氯化鋁，所述反應釜中加熱反應溫度為240～260℃，所述馬弗爐內煅燒溫度為650～750℃，鍛燒時間為1.5～2.5小時。
全文摘要
本發(fā)明提供一種一維AlOOH和γ－Al
文檔編號C01F7/00GK1546380SQ200310114419
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月10日 優(yōu)先權日2003年12月10日
發(fā)明者唐波, 葛介超, 禚林海, 唐 波 申請人:山東師范大學