第11卷第1期 2011年2月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
氢氧焰燃烧制备纳米A1203颗粒及其分散性能
丁宏秋，胡彦杰，李春忠
(华东理工大学材料科学与工程学院，超细材料制备与应用教育部重点实验室，上海200237)
Vol.11 No.1 Feb. 2011
摘要：利用多重射流氢氧燃烧反应器，以AICl,为前驱体制备了具有不同形貌和晶型结构的AlO,纳米颗粒，表征了其形貌、晶型结构、比表面积、粒径分布等性能，考察了火焰燃烧形式和反应区最高温度等因素对颗粒性能的影响规律。结果表明，随反应温度升高，Al,O，粒径不断长大，形貌从具有链状结构的不规则颗粒逐渐转变为分性良好的球形颗粒；同时随反应温度升高和在高温火焰中停留时间延长，晶型由单纯相速渐转变为8和8*相。产品纳米A12O 颗粒具有较强亲水性，其分散液具有较好的稳定性，探讨了高温快速反应过程中颗粒和团聚体的生长机理，最终产物的粒径和团聚体形貌取决于各主要影响条件的相互竞争
关键词：多重射流燃烧；纳米氧化铝；晶相转变：生长机理
中图分类号：TQ13 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2011)01-0137-06
凝并、烧结等过程，使这种复杂火焰条件下纳米材料制
纳米氧化铝具有熔点高、热力学性能好、电气绝缘性好和耐酸碱侵蚀性能强等特性，在电子、化工、生物等领域都有十分广泛的应用.纳米氧化铝有a,β,Y,S,n 8,k,和×等11种晶型，不同晶型的氧化铝其应用方向各不相同，其中-Al,O;在粉末涂料改性剂、汽车尾气净化器催化剂、节能灯用保护膜和高质量喷墨相纸等领域都有广泛的应用1-]，纳米氧化铝制备方法包括激光烧蚀、离子体热分解、溶胶-凝胶法和气相沉积法等[3]，但这些传统方法普遍存在颗粒粒径和晶相难以精确控制、产率较低等缺点而无法工业化应用.人们围绕纳米Al,O，的制备方法、晶型和粒径调控等方面开展了大量工作，
晶，并对其晶相转变过程等进行了研究：张洋等(7利用沉淀法结合超临界CO2干燥法制备了-Al,Os，考察了干燥焕烧过程对产物比表面积的影响。但以上液相法所制氧化铝产品普遍存在结构形貌单一、粒径较大等间题气相法由于具有制备过程快速高效、产物颖粒粒径分布均匀、分散性良好等优点而受到关注Varatharajan等[8] 用超声喷雾热解(UltrasonicFlamePyrolysis，UFP)反应器制备了粒径50~75nm的α-Al,O,纳米晶.Tok等[9]采用火焰喷雾法(FlameSprayPyrolysis,FSP)将AICl,在300 C蒸发后由Nz载入燃烧室，合成了粒径10~30nm的 Y-Al2O，颗粒，并于1100℃缎烧2h后得到了粒径为 80~100nm的α-Al2O，颗粒.气相燃烧合成由于涉及高温火焰中快速气相化学反应和产物单体的成核、生长、
备过程、晶相控制和生长机理的探索成为研究难点与热点[10-12)，虽然气相燃烧制备纳米颗粒已取得了一定进展，但对于气相燃烧可控合成纳米颗粒的系统研究还远未深入
本工作以AICI作为前驱体，利用多重射流氢氧焰
燃烧反应装置制备了具有不同形态和结构的纳米 Al2Os，研究了火焰燃烧形式和反应区最高温度等因素对产物形貌、结构和晶型等性能的影响规律，同时考察了产物的粒度分布和水分散液的稳定性，并探讨了火焰燃烧过程中纳米Al,O;颗粒生长和形貌转变的机理
2实验 2.1材料与试剂
实验原料三氯化铝(AICl,>98.5%)购自上海嘉辰化工有限公司，氢气(工业级，H2>98.0%)由上海氯碱化工股份有限公司提供，实验所用空气为经空气压缩机(HTA-120，上海复盛空压机有限公司)压缩并经过滤干燥后的空气
2.2实验装置与分析仪器
实验装置如图1所示，由螺旋进料器、蒸发室、预热装置、燃烧室、收集装置等组成.选择AICl;作为前驱体，由螺旋进料器定量输送进入蒸发室气化，再由预热后的空气作为载气带入多重射流燃烧反应器的中心管，并与预热后的氢气充分预混合，点燃形成中心射流火焰；另有经净化的空气和适当的氢气通多重套管的二
收满日期：2010-12-09，修回日期：2011-01-18
国家白然科学基金资励项目(编号，20925621,20706015,20906027)：上海市启明星计划基金资助项月(编号：09QH1400700)：上海市重点实险
基金项目：［
室专项基金资助项目(编号：09DZ2202000,10DZ221100)：上海市纳米专项基金资助项月(编号：0952nm02000.0952nm02100,1052nm02300）
作者简介：丁宏秋(1984-)，女，黑龙江省双鸭山市人，硕士研究生，材料化工专业；李春忠，通讯联系人，Tel:021-64250949,E-mail:czli@ecust.edu.cn 万方数据