本發(fā)明屬于水合氧化鋁的制備領(lǐng)域，具體涉及棒狀勃姆石納米晶的制備方法。

背景技術(shù)：

水合氧化鋁，分子式為γ-AlOOH，是一種重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，可以用作阻燃劑、吸附劑、催化劑及載體、橡膠與塑料填料等各個(gè)領(lǐng)域。近來，具有納米微晶形態(tài)的水合氧化鋁由于其高純度，優(yōu)越的分散性能、適宜的粒徑和微觀堆積的獨(dú)特方式吸引了越來越多的關(guān)注。水合氧化鋁納米微晶可用作具有數(shù)碼印刷的功能性吸墨材料，制備出具有高吸墨性能、高光澤且色彩還原性好的高光相紙涂層。水合氧化鋁納米微晶在高純氧化鋁粉體和藍(lán)寶石，特種陶瓷材料，高活性催化劑載體制備方面也有重要用途。因此，如何制備水合氧化鋁納米微晶近來備受關(guān)注。

水熱法是制備不同形貌納米晶體的常用方法，該法合成出的晶體粒子純度高、分散性好、晶型好且可以控制，且制備粉體時(shí)無需燒結(jié)，避免在燒結(jié)過程中晶粒會(huì)長(zhǎng)大而且雜質(zhì)易混入等缺點(diǎn)。中國(guó)專利CN 100569650（一種納米晶體勃姆石的制備方法，2007.10.30）將干燥后的異丙醇鋁的水解產(chǎn)物進(jìn)行水熱反應(yīng)，制得結(jié)晶度高、顆粒均勻的勃姆石晶體。該方法用到了比較昂貴的原料異丙醇鋁，且需要在一定溫度下水解、過濾、干燥及水熱、過濾、干燥等一系列復(fù)雜的操作步驟。中國(guó)專利CN 104229841 A（一種制備均分散層狀結(jié)構(gòu)勃姆石超細(xì)粉體的方法，2013.06.19）通過在氯化鋁/尿素水熱反應(yīng)體系中引入聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸基乙酯，成功制備出了均分散層狀結(jié)構(gòu)勃姆石超細(xì)粉體。該方法使用了復(fù)雜昂貴的有機(jī)添加劑以及有毒有害的四氫呋喃溶劑。中國(guó)專利CN 103663519 A（一種勃姆石的制備方法，2013.12.02）將偏鋁酸鹽溶液和尿素進(jìn)行水熱或溶劑熱反應(yīng)，制備出了直徑為2-5um的勃姆石。該方法制得的勃姆石粒徑較大，分布不是很均勻，且團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重。

以上所提到的發(fā)明專利中，制備水合氧化鋁納米微晶粉體的方法要么有著合成成本太高、制備過程復(fù)雜的問題，要么就存在著使用有機(jī)添加劑和有毒有害的有機(jī)溶劑的缺陷，或者是合成出的粒徑分布不均勻，有團(tuán)聚現(xiàn)象。因此，十分有必要針對(duì)以上的問題提出一種新的合成方法以彌補(bǔ)以上缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)晶度高、粒度分布窄的高純度棒狀納米晶體水合氧化鋁的制備方法，該方法具有操作工藝簡(jiǎn)單，原料成本低，無需有機(jī)模板，對(duì)環(huán)境友好無污染等優(yōu)點(diǎn)，易于工業(yè)化。

為了在至少一定程度上解決上述技術(shù)問題或至少提供一種有用的商業(yè)選擇，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種棒狀水合氧化鋁納米微晶的制備方法，包括如下步驟：

（1）溶液配制：稱取乙酸銨固體溶解到蒸餾水中，然后滴加乙酸，混合均勻，定容，形成乙酸銨-乙酸緩沖溶液；分別取無水乙醇和乙酸銨-乙酸緩沖溶液混合均勻，形成水-乙醇混合溶劑體系；

（2）溶劑熱反應(yīng)：稱取鋁鹽置于燒杯中，將步驟（1）配制的水-乙醇混合溶劑體系緩慢地加入到燒杯中，攪拌至完全溶解，然后裝入水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)；將反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾、洗滌，干燥后研磨成粉末，得到所述棒狀水合氧化鋁納米微晶。

進(jìn)一步地，步驟（1）中所配制的乙酸銨-乙酸緩沖溶液的pH值為4.8～6.8。

進(jìn)一步地，步驟（1）中所用無水乙醇和乙酸銨-乙酸緩沖溶液的體積比為V₁/V₂=0～4.5。

進(jìn)一步地，步驟（2）中所述溶劑熱反應(yīng)中，所用溶劑體系為水-乙醇。

進(jìn)一步地，步驟（2）中所述鋁鹽包括Al(NO₃)₃·9H₂O、AlCl₃·6H₂O或Al₂(SO₄)₃·18H₂O中的一種。

進(jìn)一步地，步驟（2）中溶劑熱反應(yīng)的溫度為110～200℃。

進(jìn)一步地，步驟（2）中溶劑熱反應(yīng)的時(shí)間為3～24 h。

進(jìn)一步地，步驟（2）中所述洗滌是指用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

（1） 本發(fā)明制備的水合氧化鋁均為棒狀納米微晶，其粒徑均勻，平均粒徑在100 nm以下，結(jié)晶度高，晶型規(guī)整。

（2） 本發(fā)明所采用的原料便宜易得，不使用有毒有害的有機(jī)溶劑和復(fù)雜有機(jī)添加劑，對(duì)環(huán)境友好無污染。

（3）本發(fā)明所采用的操作工藝簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1所制備的水合氧化鋁納米微晶的XRD圖；

圖2為實(shí)施例2所制備的水合氧化鋁納米微晶的SEM圖；

圖3為實(shí)施例8所制備的水合氧化鋁納米微晶分散后的馬爾文粒度分析圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明制備做進(jìn)一步的說明，但下列實(shí)施例僅用于說明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

（1）溶液配制：稱取29.9 g乙酸銨固體置于小燒杯中，加入蒸餾水，用玻璃棒攪拌使之完全溶解；然后加入0.7 ml的乙酸，攪拌均勻，待溶液溫度恢復(fù)至室溫，將溶液倒入100 ml的容量瓶中，定容至100 ml，即得乙酸銨-乙酸緩沖溶液，測(cè)得其pH為6.78；分別取25 ml無水乙醇和30 ml乙酸銨-乙酸緩沖溶液混合均勻，形成水-乙醇混合溶劑體系；

（2）溶劑熱反應(yīng)：稱取3.75 g Al(NO₃)₃·9H₂O置于燒杯中，將上述配制的水-乙醇混合溶劑體系緩慢地加入到燒杯中，在磁力攪拌的作用下使之完全溶解，然后裝入水熱反應(yīng)釜中，在設(shè)定溫度為170℃的電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中反應(yīng)24 h，將反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾，用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，干燥后研磨成粉末，得到所述水合氧化鋁納米微晶。

圖1是所制備的水合氧化鋁納米微晶的XRD圖，與編號(hào)為PDF 21-1307的標(biāo)準(zhǔn)衍射譜圖相對(duì)比，可以確定為勃姆石。由圖1可知，該條件下制備出的勃姆石衍射峰峰形完整，峰形窄而尖銳，相對(duì)強(qiáng)度較高。

實(shí)施例2

（1）溶液配制：稱取7.7 g乙酸銨固體置于小燒杯中，加入蒸餾水，用玻璃棒攪拌使之完全溶解；然后加入6 ml的乙酸，攪拌均勻，待溶液溫度恢復(fù)至室溫，將溶液倒入100 ml的容量瓶中，定容至100 ml，即得乙酸銨-乙酸緩沖溶液，測(cè)得其pH為4.84；分別取25 ml無水乙醇和30 ml乙酸銨-乙酸緩沖溶液混合均勻，形成水-乙醇混合溶劑體系；

（2）溶劑熱反應(yīng)：稱取3.75 g Al(NO₃)₃·9H₂O置于燒杯中，將上述配制的水-乙醇混合溶劑體系緩慢地加入到燒杯中，在磁力攪拌的作用下使之完全溶解，然后裝入水熱反應(yīng)釜中，在設(shè)定溫度為170℃的電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中反應(yīng)12 h，將反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾，用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，干燥后研磨成粉末，得到所述水合氧化鋁納米微晶。

圖2為所制備的水合氧化鋁納米微晶的SEM圖，由圖2可知，制得的勃姆石是長(zhǎng)度為60～100 nm，直徑為10～20 nm的納米棒，表面光滑，形貌規(guī)整，分布較為均勻。

實(shí)施例3

（1）溶液配制：乙酸銨-乙酸緩沖溶液的配制同實(shí)施例1；

（2）溶劑熱反應(yīng)：稱取3.75 g Al(NO₃)₃·9H₂O置于燒杯中，取55 ml上述配制的乙酸銨-乙酸緩沖溶液緩慢地加入到燒杯中，磁力攪拌混合均勻后裝入水熱反應(yīng)釜中，在設(shè)定溫度為150℃的電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中反應(yīng)12 h，將反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾，用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，干燥后研磨成粉末，得到所述水合氧化鋁納米微晶。

所制備的水合氧化鋁納米微晶參見圖2，為納米棒狀，表面光滑，形貌規(guī)整，分布均勻。

實(shí)施例4

（1）溶液配制：水-乙醇混合溶劑體系的配制同實(shí)施例1；

（2）溶劑熱反應(yīng)：稱取3.75 g Al(NO₃)₃·9H₂O置于燒杯中，將上述配制的水-乙醇混合溶劑體系緩慢地加入到燒杯中，在磁力攪拌的作用下使之完全溶解，然后裝入水熱反應(yīng)釜中，在設(shè)定溫度為150℃的電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中反應(yīng)3h，將反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾，用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，干燥后研磨成粉末，得到所述水合氧化鋁納米微晶。

所制備的水合氧化鋁納米微晶參見圖2，為納米棒狀，表面光滑，形貌規(guī)整，分布均勻。

實(shí)施例5

（1）溶液配制：稱取50 g乙酸銨置于燒杯中，量取150 ml蒸餾水倒入燒杯中，用玻璃棒攪拌使之完全溶解，再加入3.5 ml冰乙酸混合均勻，得到pH為6.24的乙酸銨-乙酸緩沖溶液；分別取25 ml無水乙醇和30 ml乙酸銨-乙酸緩沖溶液混合均勻，形成水-乙醇混合溶劑體系；

（2）溶劑熱反應(yīng)：稱取3.75 g Al(NO₃)₃·9H₂O置于燒杯中，將上述配制的水-乙醇混合溶劑體系緩慢地加入到燒杯中，在磁力攪拌的作用下使之完全溶解，然后裝入水熱反應(yīng)釜中，在設(shè)定溫度為110℃的電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中反應(yīng)24 h，將反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾，用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，干燥后研磨成粉末，得到所述水合氧化鋁納米微晶。

所制備的水合氧化鋁納米微晶參見圖2，為納米棒狀，表面光滑，形貌規(guī)整，分布均勻。

實(shí)施例6

（1）溶液配制：乙酸銨-乙酸緩沖溶液的配制同實(shí)施例5；分別取45 ml無水乙醇和10 ml乙酸銨-乙酸緩沖溶液混合均勻，形成水-乙醇混合溶劑體系；

（2）溶劑熱反應(yīng)：稱取3.75 g Al(NO₃)₃·9H₂O置于燒杯中，將上述配制的水-乙醇混合溶劑體系緩慢地加入到燒杯中，在磁力攪拌的作用下使之完全溶解，然后裝入水熱反應(yīng)釜中，在設(shè)定溫度為200℃的電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中反應(yīng)12 h，將反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾，用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，干燥后研磨成粉末，得到所述水合氧化鋁納米微晶。

所制備的水合氧化鋁納米微晶參見圖2，為納米棒狀，表面光滑，形貌規(guī)整，分布均勻。

實(shí)施例7

（1）溶液配制：乙酸銨-乙酸緩沖溶液的配制同實(shí)施例5；分別取15 ml無水乙醇和40 ml乙酸銨-乙酸緩沖溶液混合均勻，形成水-乙醇混合溶劑體系；

（2）溶劑熱反應(yīng)：稱取2.41 g AlCl₃·6H₂O置于燒杯中，將上述配制的水-乙醇混合溶劑體系緩慢地加入到燒杯中，在磁力攪拌的作用下使之完全溶解，然后裝入水熱反應(yīng)釜中在設(shè)定溫度為150℃的電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中反應(yīng)12 h，將反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾，用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，干燥后研磨成粉末，得到所述水合氧化鋁納米微晶。

所制備的水合氧化鋁納米微晶參見圖2，為納米棒狀，表面光滑，形貌規(guī)整，分布均勻。

實(shí)施例8

（1）溶液配制：水-乙醇混合溶劑體系的配制同實(shí)施例5；

（2）溶劑熱反應(yīng)：稱取3.75 g Al(NO₃)₃·9H₂O置于燒杯中，將上述配制的水-乙醇混合溶劑體系緩慢地加入到燒杯中，在磁力攪拌的作用下使之完全溶解，然后裝入水熱反應(yīng)釜中，在設(shè)定溫度為170 ℃的電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中反應(yīng)6 h，將反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾，用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，干燥后研磨成粉末，得到所述水合氧化鋁納米微晶。

所制備的水合氧化鋁納米微晶分散后的馬爾文粒度分析圖如圖3所示，由圖3可知，制得的勃姆石粒徑較小，且分布較窄，沒有明顯團(tuán)聚現(xiàn)象，平均粒徑為62 nm左右。