低温燃烧合成技术制备α-Al<,2>O<,3>微粉

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本课题以硝酸铝(Al(NO33·9H2O)和尿素(CO(NH22)作为反应原料,采用低温燃烧合成技术(LCS)制备了Al2O3微粉。燃烧初始产物为蓬松泡沫状且非常易于研碎的物体,经研磨得到粉体。本文通过XRD、TEM、差热分析、金相显微镜等手段对所制备材料的结构、组织形貌、点火温度和化学配比对反应现象和反应产物的影响、煅烧温度和煅烧时间对产物晶型转变的影响等方面进行了分析研究。此外,对反应热力学、反应机制、晶体的形成机理等方面进行了理论分析,并计算了部分产物的晶格常数。 实验结果表明:采用低温燃烧合成技术在较低温度下(450℃)即可以制备α-Al2O3粉体。点火温度对反应原料是否能够点燃起决定性的作用,在400℃以下不能点燃,且随着点火温度的升高孕育期缩短,燃烧时间增长,燃烧越剧烈。当硝酸铝和尿素在质量配比为2.5:1时,所生成的α-Al2O3粉体经XRD分析衍射强度最强,配比小于2.5:1时产物呈灰黑色,配比为3.5:1时,在500℃不能点燃。质量比为2.5:1,在300℃反应的产物为非晶相Al2O3,经不同温度不同时间的煅烧,产物在700℃保温1.5h时开始出现γ-Al2O3,在1000℃保温1.5h时出现α-Al2O3相。经TEM分析发现产物形貌呈片状,当硝酸铝和尿素在质量配比为2.5:1,在500℃点燃时片状产物尺寸约为200nm~2μm,其中大部分粒径约为500nm,当硝酸铝和尿素在质量配比为2.5:1,在300℃点燃时产物尺寸约为200nm~400nm,片状产物内部由细小颗粒组成。对500℃点燃的产物进行球磨5h后粒径可达30~60nm。
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