氧化铝的基本知识

氧化铝（Al2O3）为一种白色无定形的粉状物，属于两性氧化物，不溶于水，易溶于强碱和强酸，熔点为2054℃，沸点为2980℃。氧化铝有很多同质异构体，不同的制备方法工艺制备出的氧化铝粉体大不相同。氧化铝常见的三种晶型为：α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。

（a）α-Al2O3，三方晶系，在自然界中以刚玉的形式存在，结构紧密，导热性好，是很稳定的晶型，硬度仅次于金刚石和碳化硅；

（b）β-Al2O3，立方尖晶石结构，氧离子为面心立方排列，铝离子填充间隙。β-Al2O3并不是Al2O3的单独物质，而是一种氧化铝含量很高的多铝酸盐矿物；

（c）γ-Al2O3，是无定形Al2O3向α-Al2O3转变的中间体，为Al2O3的低温形态。结构松散、密度小、活性大、易吸水，高温下不能稳定存在，且在自然界中也不存在。

看点02

氧化铝粉体的应用

氧化铝粉体的产量在世界陶瓷人工粉体总产量中占有大的比重。在氧化铝粉体的总需求量中，80%以上用于铝的冶炼，其余的可以直接以氧化铝粉体的形式作为原料用于生产其他产品。

直接应用的氧化铝粉体主要应用于耐火材料、精细陶瓷、磨料等。纯度较高的高纯氧化铝粉体一般用来制备人工晶体、透明氧化铝、电子元件等。

而且人工晶体对高纯氧化铝的质量要求非常高，其纯度大部分都需要达到5N，我国在高纯氧化铝制备方面要比国外落后很多，质量好的粉体，依然依靠进口。

看点03

超细氧化铝粉体的制备

氧化铝粉体的制备可以分为：

固相法、气相法、液相法

1固相法

固相法制备氧化铝粉体主要是将铝或者铝盐经过研磨、煅烧、固相反应等直接得到氧化铝粉体的办法。

主要包括：机械粉碎法、燃烧法、热分解法

机械粉碎法：是利用球磨机、行星磨、高能球磨机等粉碎机将原料粉碎研磨成超细粉体的方法。此种方法的操作简单、产量高、成本低，但得到的产品在纯度、粒度大小、粒径分布、粒子形貌等方面达不到要求。

燃烧法：是利用粒度较小的铝粉在氧气和丙烷的火焰中燃烧制备超细氧化铝粉体的方法。燃烧法的优点是反应物一点点燃就不在需要额外提供能量，节能省时，且起火温度低，不需专门的点火装置，反应速度块，设备简单。但点火温度较难控制，产量少，不易大规模工业化，且容易形成污染。

热分解法：是通过添加成型剂及助燃剂等使铝盐在高温下分解成超细氧化铝粉体的制备方法。热分解法的优点是生产工艺简单，生产的氧化铝粉体粒径易控。但是此法杂质除去困难，操作复杂，不易实现大规模工业化。

2气相法

气相法制备氧化铝粉体主要是通过气体或等离子体、电弧加热等方法将原料变为气态，通过化学反应经过成核长大等过程形成产物的方法。

主要包括：气相水解法、蒸发冷凝法

气相水解法：是指把铝盐在氢、氧焰中高温水解，并在气相中析出超细氧化铝的方法，也被称为火成法。

蒸发冷凝法：是指在惰性气体中，把氧化铝原料加热气化后在惰性气体中再次冷却结晶形成超细粉体的方法。根据加热源不同，可将其分为等离子体加热、电弧加热、激光加热等。

3液相法

液相法制备氧化铝粉体主要是把铝盐制备成一定浓度的溶液，然后选择合适的沉淀剂或者通过蒸发、水解等方法将金属离子均匀析出的方法。液相法是实验室及工业上普遍应用的方法。

主要包括：沉淀法、微乳液法、溶胶凝胶法

沉淀法：是指在原料溶液中加入适当的沉淀剂，使原料溶液中的铝离子形成沉淀物先驱体，然后经过洗涤、干燥、加热分解等方法制备超细氧化铝粉体的方法。沉淀法可以分为直接沉淀法、均相沉淀法、水解沉淀法等。

例如，以硝酸铝为原料，加入沉淀剂和表面活性剂，进行沉淀反应，将沉淀进行过滤干燥煅烧等得到氧化铝粉体。反应式为：

微乳液法：是指将两种互不相容的液体，在表面活性剂的作用下形成热力学稳定、各相同性、外观半透明状的微乳液，微乳液的水核相当于一个微型反应器，可以制备出超细的氧化铝粉体。

溶胶凝胶法：是通过沉淀反应生成勃姆石先驱体，然后将先驱体洗涤烘干煅烧得到超细氧化铝粉体的方法。溶胶凝胶法制备的超细氧化铝粉体平均粒度小、粒度分布均匀、纯度高、活性高，设备简单、制备工艺可控，溶胶凝胶法是目前制备氧化铝超细粉体应用至多的一种方法。

反应的过程如下所示：