摘要：氧化鋁是一種傳統(tǒng)的無機非金屬材料，它具有高強度、高硬度、耐磨性、抗腐蝕性等，因而被廣泛地應(yīng)用于冶金、化工等領(lǐng)域。納米氧化鋁是白色晶狀粉末，具有α、β、γ、δ、η、θ、κ和χ等十一種晶體，兼具氧化鋁和納米材料的特性，所以具有良好的光、電、磁、熱、機械等性質(zhì)，被廣泛地應(yīng)用在催化劑及其載體、陶瓷、光學(xué)材料、微電子等領(lǐng)域

　　關(guān)鍵詞：氧化鋁;傳統(tǒng);無機非金屬材料

　　一、納米Al2O3制備

　　納米氧化鋁的合成方法主要包括固相法、氣相法和液相法，根據(jù)實際生產(chǎn)中的不同需求，可以采用不同的制備方法。李磊[1]采用模板法合成納米球形氧化鋁，研究發(fā)現(xiàn)化鋁的結(jié)構(gòu)和形貌受到實驗條件、實驗材料的混合比等因素的重要影響。當阿拉伯膠粉單獨作為模板時，球形氧化鋁顆粒化程度較高，并且平均孔徑約為3.6nm和8.5nm，但孔徑集中較小，較大的孔徑分布較寬。當以阿拉伯膠粉和P123為模板時，制得的氧化鋁形貌更好，粒度更均勻，分散性更好，平均孔徑約13.1nm，表明加入P123對氧化鋁的制備起促進作用。唐浩林[2.]等人，采用溶膠等離子噴射合成法制備納米氧化鋁，這一方法考慮了氫氧化鋁溶膠和等離子焰的特殊化學(xué)性能，成功合成了均勻分布、平均粒徑為20nm、完全結(jié)晶的納米材料，制備過程中因為采用了二次焙燒，所以材料的團聚現(xiàn)象并不明顯。

　　推薦論文閱讀：納米金剛石增強型3D打印材料已上市

　　杜三明[3]等人采用大氣等離子噴涂制備了微米和納米Al2O3納米涂層，對比了兩種陶瓷涂層的組織、力學(xué)及摩擦磨損行為。研究發(fā)現(xiàn)與微米Al2O3涂層相比，納米Al2O3涂層顆粒之間的結(jié)合更緊密，從而大大提高了結(jié)合強度和硬度。納米Al2O3涂層的摩擦系數(shù)低，且波動幅度更穩(wěn)定，表面光滑，磨損率低，具有較好的耐磨性，具有良好的機械性能和耐磨性。馬愛珍[4]等人首先采用反應(yīng)燒結(jié)法制備了Al2TiO5基復(fù)合材料，基于此，添加造孔劑PMMA，制備的微球呈規(guī)則的孔形形態(tài)，且分布均勻。微球中PMMA的添加量和大小不會影響燒結(jié)產(chǎn)品的相組成。此外，他們還以NaAlO2為鋁源，CO(NH2)2為沉淀劑，在180℃的水熱條件下，得到純度較高的介孔γ-Al2O3粉體，它的結(jié)構(gòu)是納多級花狀結(jié)構(gòu)，能夠有效的吸附剛果紅溶液。

　　納米Al2O3的形狀不同，比如纖維狀、片狀、球狀等，對它的性能和應(yīng)用也有重要的影響。李微[5]等人制備高強度柔性纖維狀γ-Al2O3膜，采用的制備方法是靜電紡絲結(jié)合溶膠-凝膠法。纖維膜均勻平坦,平均直徑為188nm，具有優(yōu)異的薄膜柔韌性和拉伸強度，并且研究發(fā)現(xiàn)膜的柔韌性和機械性能的好壞受膜的形態(tài)，纖維的排列和結(jié)晶相等因素很大的影響。李榮輝[6]等人將水熱反應(yīng)和高溫煅燒法相結(jié)合，原料采用硝酸鋁和尿素，制備出了三維花朵形狀的氧化鋁。

　　這種材料具有微米級的三維尺寸，而且納米級的活性位點很多。而且因為它具有比較大的比表面積，所以對于水中的砷酸根離子可以進行有效地吸附，對環(huán)境比較友好，且其性能要比現(xiàn)在市面上賣的氧化鋁要高。雷璇璇[7]等人采用了液體離子輔助水熱法，鋁源為氯化鋁，正丁胺為沉淀劑，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([Bmim]BF4)為模板，合成六方片狀γ-Al2O3介孔材料，具有特定的晶體取向。實驗表面，加入離子液體，改變反應(yīng)產(chǎn)物結(jié)晶的過程，改變前驅(qū)體的晶相，高溫焙燒后，形成了具有不同晶面取向的六方片狀氧化鋁，實現(xiàn)了調(diào)節(jié)氧化鋁的形態(tài)，并且這種材料具有較大的比表面積和分布更均勻。因此，[Bmim]BF4作為合成模板，對氧化鋁晶體的微觀結(jié)構(gòu)和晶面取向具有重要作用。

　　二、納米Al2O3應(yīng)用

　　(一)催化

　　納米氧化鋁因其表面的微孔，具有較高的吸附性能和表面穩(wěn)定性，是一種性能優(yōu)越的催化劑廣泛地被應(yīng)用于石油化工催化、高分子合成、汽車尾氣凈化等領(lǐng)域。柳娜[8]等人采用水熱合成法制備了一系列Ru基催化劑，分布以Al2O3納米棒和γ-Al2O3為載體，用于考察它們加氫合成甲酸反應(yīng)中的催化性能。與γ-Al2O3載體相比，Al2O3納米棒具有更多的表面OH，在Al2O3納米棒上具有較高的RuOx分散度，促進了CO2分子的活化，加速了反應(yīng)。因此在CO2加氫合成甲酸反應(yīng)中，Al2O3納米棒負載Ru基催化劑具有較高的催化反應(yīng)活性。溫馨[9]等人制備了具有雙重功能的納米TiO2和Al2O3復(fù)合膜。并研究了其親水性能，分離性能，催化性能和機械性能。研究發(fā)現(xiàn)雙功能配合物親水性較好親水膜，隨著納米TiO2(Al2O3)含量的增加，親水膜降低。具有良好的催化性能，可顯著縮短酯化反應(yīng)達到相同轉(zhuǎn)化率的時間

　　(二)降低燒結(jié)溫度

　　納米氧化鋁可使燒結(jié)溫度大幅下降。次立杰[10]采用簡單的沉淀法，制備了粒徑均勻的納米Al2O3和納米SiO2材料，應(yīng)用于陶瓷表面。研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)燒結(jié)陶瓷釉相比，這種陶瓷釉的燒結(jié)溫度降低了大約30℃，且釉層的質(zhì)量也得到了極大的改善。這是因為具有高比表面積和高燒結(jié)活性的納米材料Al2O3，可以降低陶瓷搪瓷表面釉的烘烤溫度，并顯著提高釉的性能。而且由于納米材料由均勻尺寸的小顆粒組成，研磨時間短，可降低能耗。

　　(三)濕敏材料

　　納米Al203具有較強的濕敏性。田百祥[11]通過水熱共沉淀法制備出NH4AI(OH)2C03納米管材料，在下進行退火，得到了非晶態(tài)的Al2O3納米管，將納米管用于濕敏元件研究，發(fā)現(xiàn)濕敏元件具有非常高的靈敏度，這是因為，當外部濕度較低時，納米管主要基于電子或空穴和質(zhì)子導(dǎo)電;當外部濕度較高時，納米管主要基于離子導(dǎo)電。所以這種納米管材料是理想的濕敏傳感器材料。

　　(四)用于改性酚醛樹脂

　　傳統(tǒng)的酚醛樹脂基柔韌性不夠，比較脆，不夠耐熱，為了改善酚醛樹脂的性能，制備應(yīng)用于汽車的制動摩擦材料，姚冠新[12]等人采用共混方法，對酚醛樹脂進行納米Al2O3改性。用偶聯(lián)劑KH570對Al2O3進行表面處理后，降低了均勻分散在酚醛樹脂中的納米Al2O3的表面能，研究發(fā)現(xiàn)，當納米Al2O3的質(zhì)量優(yōu)選為樹脂分散體質(zhì)量的6%，酚醛樹脂增強性能最明顯，耐熱性明顯提高，基于新型酚醛樹脂的摩擦材料的摩擦系數(shù)非常穩(wěn)定，損壞率較低。

　　(五)用作涂敷材料

　　傳統(tǒng)的涂層材料，因為致密度較低、結(jié)構(gòu)分布不均勻、缺陷和空隙較多，所以它的耐磨性能是比較差的。把納米技術(shù)應(yīng)用到圖層材料領(lǐng)域，能夠極大的改善涂層材料的結(jié)構(gòu)，比如降低它的缺陷，提高分布均勻性等，所以能夠顯著提高材料的耐磨性能。張金升[13]等人以異丙醇鋁、氫氧化鈉、乙酰乙酸乙酯等為原料，成功制備了Al2O3溶膠,并所得的Al2O3作為涂層材料涂敷在各種鋼板基材上，進行高溫腐蝕，發(fā)現(xiàn)Al2O3溶膠涂層可以很好對鋼板進行保護，極大程度上降低了高溫下鋼板基材被氧化腐蝕。在實際使用中，可以根據(jù)實際情況來優(yōu)化Al2O3層數(shù)和厚度，在保護鋼板的同時，使成本降到最低。

　　參考文獻

　　李磊.利用模板材料制備球形納米氧化鋁粉末的研究[D].貴州:貴州師范大學(xué),2017.

　　唐浩林,潘牧,趙修建.溶膠凝膠法制備α—Al2O3納米材料團聚控制研究新進展.材料導(dǎo)報,2002,16(9):44-45

　　杜三明,靳俊杰,肖宏濱,張永振.納米Al_2O_3等離子噴涂涂層的制備及性能分析[J].表面技術(shù),2015,44(06):1-6+16.

　　馬愛珍.多孔Al2TiO5、Al2O3陶瓷材料的制備、結(jié)構(gòu)及性能[D].山東:山東科技大學(xué),2016.

　　李微,趙曉敏,王延風,路文娟,賈玉娜,焦秀玲,陳代榮,張平平.γ-Al_2O_3柔性納米纖維膜的制備及機械性能(英文)[J].高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報,2017,38(06):915-921.