中國(guó)粉體網(wǎng)訊 納米勃姆石粉體作為一種重要的化工原料，由于具有低密度、大表面積、特殊的結(jié)構(gòu)和形貌等特性，使得其具有不同于大塊固體顆粒的特殊的物理和化學(xué)特性，因此制備不同形貌和結(jié)構(gòu)的勃姆石具有很大的研究?jī)r(jià)值。
1.勃姆石的制備方法
勃姆石是熱力學(xué)的亞穩(wěn)相，高溫下易脫水形成鋁的氧化物。目前勃姆石的合成方法眾多，主要包括溶膠 - 凝膠法、鋁醇鹽水解法、鋁直接水解法、水熱法。
1.1溶膠 - 凝膠法
溶膠-凝膠法是將含有高化學(xué)活性組分的前驅(qū)體原料混合均勻，再通過(guò)水解、縮合反應(yīng)，形成透明的溶膠，溶膠再經(jīng)聚合，成為具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠，再通過(guò)熱處理得到所需的納米勃姆石粒子。
溶膠-凝膠法是熱門(mén)的研究方法之一，仍處于研究開(kāi)發(fā)階段。溶膠-凝膠法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)物純度高，粒度小，適用于制備納米級(jí)勃姆石。缺點(diǎn)是過(guò)程較復(fù)雜，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高，工業(yè)化難度較大。
1.2鋁醇鹽水解法
醇鹽水解法的原料是鋁和醇，在催化劑條件下先制備出鋁醇鹽，鋁醇鹽經(jīng)過(guò)提純后，高純鋁醇鹽再經(jīng)水解便可得到勃姆石產(chǎn)物。嚴(yán)格控制水解的工藝條件是醇鹽水解法的關(guān)鍵。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是過(guò)程具有提純性，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，醇可循環(huán)使用。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，該方法易出現(xiàn)微觀粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象，所以需要利用球磨、振動(dòng)磨等機(jī)械手段予以消除，增加了制備工藝的步驟與生產(chǎn)成本。
1.3鋁直接水解法
鋁直接水解法是使用單質(zhì)鋁與去離子水發(fā)生水解反應(yīng)制備高純勃姆石粉體。通常單質(zhì)鋁與水很難發(fā)生水解反應(yīng)，所以該方法需要對(duì)單質(zhì)鋁進(jìn)行活化，使其具有較高的化學(xué)活性及表面能，進(jìn)而發(fā)生水解反應(yīng)。
目前國(guó)內(nèi)有一些企業(yè)采用鋁直接水解法，優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品的結(jié)晶度較好，反應(yīng)過(guò)程所需時(shí)間較短，成本相對(duì)較低，對(duì)環(huán)境友好。但也存在工藝過(guò)程的條件較難控制，納米級(jí)粉體的微觀形貌團(tuán)聚嚴(yán)重等缺點(diǎn)。
1.4水熱法
水熱法是將反應(yīng)物置于高溫、高壓的反應(yīng)釜中進(jìn)行溶解和再結(jié)晶后，經(jīng)分離、洗滌、干燥等工藝，制備得到粉體。如今水熱法制備納米勃姆石的發(fā)展迅速，其產(chǎn)物因純度高、微觀結(jié)構(gòu)和形貌尺寸可控等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。
水熱法在調(diào)控納米勃姆石的微觀形貌與微納米尺寸方面表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，其操作簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境友好，被譽(yù)為綠色合成道路上最有前途的方法。目前，水熱法制備納米勃姆石粉體已經(jīng)取得了一些研究成果，但是國(guó)內(nèi)外的報(bào)道幾乎都是以價(jià)格較高的鋁鹽或鋁醇鹽為原料，原料成本較高，使得該方法在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的進(jìn)展緩慢。
2.不同形貌的納米勃姆石的制備
2.1零維納米勃姆石
納米顆粒是指納米量級(jí)的微觀顆粒，被定義為至少在一個(gè)維度上小于100nm的顆粒，是一種重要的零維納米材料。普通水熱法合成的勃姆石粒徑范圍在60-80nm，而引進(jìn)聚丙烯酸鈉后合成的納米粒子粒徑在15-40nm之間。在沒(méi)有采用任何添加劑的情況下對(duì)異丙醇鋁進(jìn)行水熱反應(yīng)，能夠制備出規(guī)則血小板狀的勃姆石納米粒子，粒徑在30-80nm之間。
超臨界水熱合成法是一種獨(dú)特的方法，合成出的納米晶體形貌可以得到控制，采用該方法，在溶劑中添加CH3（CH2）4CHO或CH3(CH2)5NH2作為表面修飾劑，能夠合成粒徑分布較窄的勃姆石納米粒子。
2.2一維納米勃姆石
2.2.1納米纖維
向含有勃姆石和聚環(huán)氧乙烷混合物的水熱釜中以固定時(shí)間間隔間歇性地加入新鮮含鋁水合物（主要含有氫氧化鋁），結(jié)果發(fā)現(xiàn)勃姆石納米纖維長(zhǎng)度由原來(lái)的40-50nm增長(zhǎng)至100nm。表面活性劑聚環(huán)氧乙烷分子在納米纖維的生長(zhǎng)上起了重要作用，它與鋁水化合物表面形成了氫鍵，引導(dǎo)了鋁水化合物的組裝排列，同時(shí)納米纖維的結(jié)晶度也有了提高。
2.2.2納米棒
以AlCL3和NH3OH為起始反應(yīng)物，H2SO4為形貌控制劑，經(jīng)過(guò)水熱反應(yīng)后形成了沿著特定方向生長(zhǎng)的勃姆石納米棒。在水熱反應(yīng)液中添加硫酸鹽進(jìn)行水熱反應(yīng)，制備出長(zhǎng)度為50-200nm、直徑為6-20nm的勃姆石纖維。
2.2.3納米管
向NaAlO2溶液中添加表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨進(jìn)行水熱反應(yīng)，合成出長(zhǎng)度為30-70nm，外徑為5-6nm的勃姆石納米管。或以聚環(huán)氧乙烷為模板劑，通過(guò)水熱反應(yīng)在100℃時(shí)合成出長(zhǎng)達(dá)170nm，內(nèi)徑和外徑分別為2-5nm、3-7nm的勃姆石納米管。
2.2.4納米帶
采用“分子裁剪薄片”法，把金屬薄片和琥珀酸二異辛酯磺酸鈉一起放入水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，然后從經(jīng)過(guò)清洗干燥后的金屬薄片刮下最終的產(chǎn)物，產(chǎn)物為10nm寬的勃姆石單晶納米帶。
2.3二維納米勃姆石
2.3.1納米片
通過(guò)晶種誘導(dǎo)法，即先在干凈的玻璃滑片上沉積一層勃姆石溶液薄膜，然后將玻璃滑片和NaAlO2及尿素溶液一起進(jìn)行水熱反應(yīng)，最后可制得勃姆石納米片。
2.3.2六角形片狀勃姆石納米片
將一定濃度的Al（NO3）3和NaOH溶液按照一定的比例混合均勻，調(diào)節(jié)混合液pH=9.2，經(jīng)過(guò)水熱反應(yīng)一段時(shí)間后，可制備出準(zhǔn)六角形片狀勃姆石。
2.3.3門(mén)簾狀勃姆石納米片
采用無(wú)模板兩步水熱法，即第一步時(shí)Al（SO4）3 ·18H2O和H2SO4以及六亞甲基四胺形成混合液，在油浴加熱的條件下進(jìn)行充分?jǐn)嚢栊纬沙恋砗蛻腋∫�，第二步時(shí)對(duì)第一步生成的沉淀和懸浮液進(jìn)行水熱反應(yīng)，經(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)最終得到了變皺的門(mén)簾狀勃姆石納米片。
2.4特殊形貌勃姆石
2.4.1花狀勃姆石
通過(guò)離子液體輔助水熱法，即以離子液體氯化1-辛基-3-甲基咪唑作為模板劑，對(duì)AlCl 3· 6H2O、尿素、蒸餾水和離子液體按一定比例組成的混合液進(jìn)行水熱反應(yīng)。隨著離子液體劑量的增多，勃姆石的形貌由初始的束狀納米片發(fā)展演變成最終形貌規(guī)整的花狀結(jié)構(gòu)。
2.4.2空心球狀勃姆石
先配制Al（NO3）3·9H2O、蒸餾水和丙酮的均勻混合液，再加入檸檬酸鈉進(jìn)行水熱反應(yīng)，所制備的空心球狀勃姆石由排列整齊的納米線組成。當(dāng)在200℃水熱反應(yīng)24h時(shí)，得到的是核殼狀勃姆石；當(dāng)在200℃水熱反應(yīng)48h時(shí)，得到的是空心球勃姆石。
參考文獻(xiàn)：
【1】盧楊，等. 納米勃姆石粉體的制備與應(yīng)用研究進(jìn)展. 2020.
【2】 陳仕林. 勃姆石_聚丙烯腈復(fù)合納米纖維隔膜的制備及其性能研究. 2019.
【3】 張玉梅，等. 勃姆石改性UHMWPE鋰電池隔膜性能的研究. 2020.
【4】 張銘. 透明超疏水勃姆石薄膜的制備及性能研究. 2020.
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