一种形态松散的纳米、亚微米级高纯氧化铝的制备方法 本发明涉及一种制备高纯超细氧化铝的方法，更具体的说是制备一种粒径小于1um的高纯氧化铝的方法。
目前，对于超细材料的研究十分广泛，已成功制备的超细粉氧化物如SiO2、ZrO2等很多。本发明是高纯超细氧化铝(Al2O3)粉的制备方法。
据检索，到目前为止，纳米氧化铝的制法主要是利用高纯铝金属在HgCl2的作用下于水溶液当中无机法合成的氧化铝粉。如中国专利95105843.6、中国专利ZL92104368.6及德国专利2604083，该法的缺点在于利用剧毒物质HgCl2作催化诱发剂，对于环保、健康均不利，且此工艺极易引入杂质，虽可得到粒度较细的颗粒，但产物纯度不高、粒度分布宽且不均匀。
目前硫酸铝铵热解法是国内外生产高纯氧化铝的主要方法。如英国专利514538、联邦德国专利2215594及2419544，该法的缺点是费用大、处理时间长不适合工业化规模。而国内通常采用的方法是：将高纯铵明矾在210～250℃下脱水，脱水后矾的体积增大，需将其粉碎后才可进行高温热解。该法的缺点是此种条件下需进行粉碎后热解且分解速度缓慢，降低炉的生产能力，得到的产物虽相对纯度较好，但生产过程中排放大量的NH3和SO2污染严重，产物氧化铝中含硫、粒度不均匀。
由于科技的迅速发展和实际需要，迫切需要一种粒度更精细的、分散性好且更高纯度的Al2O3粉体。本发明的目的在于提供一种更高纯度的粒度精细分散性好地高纯氧化铝的制备方法。
本方法是对传统的有机铝水解方法主要指烷基铝和烷氧基铝水解法制备氧化铝的改进和补充，传统方法的水解只在高纯水的单独作用下进行虽纯度较好但水解温度高、粒度不均匀、分散性差。中国专利ZL97104442.2中所述的特征步骤包括：(1)将低碳醇和金属铝在80～100℃下反应1～10h，加入异辛醇，反应2～6h小时，过滤后即得到低碳烷氧基、异辛基铝，所述的金属铝、低碳醇、异辛醇的摩尔比为1∶3～4∶2～3，(2)在(1)步得到的低碳烷氧基、异辛基铝中加入去离子水，在80～110℃下水解反应1～20h，得到水解产物，分出水解产生的低碳醇返回(1)步循环使用，(3)蒸出水解产物残存的醇，然后在100～110℃下老化1～30h，在110～120℃烘干，得到将α-A2O3·H2O，(4)将α-A2O3·H2O在500～650℃下焙烧4～6h得到高纯γ-A2O3。该法的基本特点是在低碳烷氧基铝中引入异辛基，得到室温下为液体的低碳烷氧基、异辛氧基铝，以此为原料进行水解制得高纯氧化铝。从而使水解原料利于输送降低能耗。但其水解温度也较高在80～110℃，过滤在助滤剂下进行易引入杂质，且所用的金属铝的纯度较高＞99.5％。
本发明的主要方案在于：将精制得的醇铝溶解于溶剂当中，且水解中加入适量的添加剂，使水解在较低的温度下进行，所得的产物不需破碎，即可得到表观形态松散粒度精细的产品，且所用的铝金属纯度≥95％即可。
本发明制备表观形态松散的纳米级、亚微米级高纯氧化铝方法：
1.制备步骤包括：
I)将金属铝和醇在催化剂的作用下于60～130℃下反应10
分钟～15小时，合成醇铝，所述的金属铝、醇的有效反应摩
尔比例为1∶1～6；
II)将I)步得到的醇铝移入到减压蒸馏装置中，加热到
100～200℃在真空度为1mmHg～20mmHg的条件下进行精制提
纯：
III)将II)中得到的醇铝溶解于溶剂当中，加入高纯水及适
量的添加剂，在20～120℃下进行水解反应；
IV)将III)中得到的水解产物进行过滤，滤饼在20～80℃下
低温干燥，滤液可返回III)步中循环使用；
V)将IV)中所得到的产物在400～1000℃下烧结2～8小时
得到高纯γ-A2O3，粒度在10～20nm；在400～1200℃烧结4～
16小时得到高纯α-A2O3，粒度在50～300nm；该方法的优点
是产品粒度可控，分散性好，不需粉碎即可得到表观形态松
散、具有较低的松装密度球形的氧化铝纳米粉。
2.上述步骤I)中的醇指C1～C12的烷氧基醇或烷基醇中的一种或几种，在金属铝与醇反应刚开始时加入适量的醇铝作催化剂，在60～130℃下反应10分钟～15小时，得到醇铝，所述的金属铝、醇、醇铝的有效反应摩尔比为1∶1～6∶0.001～2.0。
所述的C1～C12的烷氧基醇或烷基醇中C1～C4的烷氧基醇或烷基醇较好。
其中C1～C4的烷氧基醇或烷基醇可为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及其异构体等中的一种或几种，其中异丙醇为最佳。
所述的金属铝包括铝屑、铝粉、铝条等，其纯度≥95％即可。
3.上述步骤III)的水解反应，将精制得产物溶解于溶剂当中，加入高纯水、适量的添加剂，于20～120℃下反应2～30小时，所述的精制产物、溶剂、高纯水、添加剂的摩尔比为1∶1～10∶1～8∶0.0～5.0。
4.上述步骤III)中所述的溶剂为醇铝可互溶的有机物如苯类、醛类、酮类、醇类、烷类及其衍生物当中的一种或几种，添加剂为：S-60、WA、醋酸、氨水、PVA、液体石蜡中的一种或几种。其目的在于分散溶质，使氧化铝的生长状态完整、均匀，其结果是粒径分布窄、分散性好。
5.上述步骤III)的水解反应温度在20～120℃的较低范围内，最佳水解温度为20～35℃。常温即可进行，不需加热。
6.上述的方法4.中苯类物质指含苯环的溶剂，如苯、甲苯、二甲苯等。
本发明的特点：
本方法是对传统的有机铝水解方法主要指烷基铝和烷氧基铝水解法制备氧化铝的改进和补充，传统方法的水解只在高纯水的单独作用下进行，虽纯度较好但水解温度高、易造成粒度不均匀、分散性差。本发明的方法在于水解工艺及配方的不同，在水解的过程中引入溶剂再加入少量的添加剂，使水解反应在液相当中均一进行。其结果在于粒度可控，分散性好，不需粉碎即可得到表观形态松散、具有较低的松装密度球形的氧化铝纳米粉。该法的特点在于精制的产物予以溶解后不但利于反应还利于运输，且不需外加热，从而节省设备和投资，也减少能耗。此外，此水解得到的副产物可循环使用，利用的铝金属纯度≥95％，得到的产物纯度达99.99～99.999％。
下面用实例进一步描述本发明的特点。实例1：
将铝粉60克、异丙醇300克，醇铝40克同时放入带有搅拌器和双回流冷凝管的1升的四口烧瓶中，加热回流反应500分钟后得到粗异丙醇铝，将粗异丙醇铝移入另一只1升的蒸馏瓶中加热，抽真空在真空度为10mmHg下将其提纯精制，得到无色的精制异丙醇铝。将精制的醇铝溶入到400克丁醇和100克丙酮的混液当中，在加入100克去离子水室温下反应4小时，反应时加3克S-60和10克醋酸。老化后过滤，水解后滤液返回重新利用，滤饼于60～80℃下干燥，所得产物在400～800℃下烧结4小时得到γ-A2O3。实例2：
将铝条60克、乙醇300克，异丙醇铝40克同时放入带有搅拌器和双回流冷凝管的1升的四口烧瓶中，以下操作同实例1。将精制产物溶入600克苯和20克乙醚的混液当中，加入高纯水150克室温下反应28小时，反应时加适量的2克液体石蜡和5克氨水。以下操作同1。实例3：
将铝条60克、异丁醇300克，异丙醇铝40克同时放入带有搅拌器和回流冷凝管的1升的三口烧瓶中，以下操作同实例1。将精制产物溶入100克酮、500克丁醇及200克苯的混液当中，加入去离子水300克在30～50℃下反应5小时，反应时加入2克WA、5克石蜡作添加剂，水解后过滤，滤液返回可重新利用，滤饼于室温20℃下干燥，所得产物在400～1200℃下烧结4小时得到α-A2O3。实例4：
将铝屑60克、丙醇320克，异丙醇铝60克同时放入带有搅拌器和双回流冷凝管的1升的四口烧瓶中，以下操作同实例1。将精制产物溶入80克醛、120克乙醇及600克甲苯的混液当中，加入去离子水100克在30～40℃下反应15小时，水解后过滤，滤液返回可重新利用，滤饼于室温20℃下干燥，以下操作同实例1。实例5：
在工业生产中制备2公斤纳米氧化铝具体实施步骤如下：
1.将纯度为9 5％为的金属铝1.5公斤、异丙醇8公斤和异丙醇铝1公斤加入合成塔中，加热到60～130℃，合成醇铝；
2.将1步得到的产物醇铝转入精馏塔中，加热到100～200℃在真空度为1mmHg～20mmHg的条件下减压进行精制提纯；
3.将2中得到的醇铝移入反应釜中，加入甲苯15公斤、乙醇5公斤、醛1公斤、高纯水2.8公斤，添加少量的120克醋酸和29克液体石蜡，在室温20℃下进行水解反应；
4.将3中得到的水解产物进行过滤，滤饼在20～80℃下低温干燥，滤液可返回3步中循环使用；
5.将4中所得到的产物在隧道窑中于400～1000℃下烧结2～8
小时得到高纯γ-A2O3；在400～1200℃烧结4～16小时得到高纯α-A2O3；
6.通过以上步骤不需粉碎即可得粒度可控，分散性好的氧化铝2.8公斤，其中γ-A2O3粒径12nm；α-A2O3粒度100nm；纯度99.99％～99.999％。
由上述的实例中可看出该工艺制得的氧化铝的杂质极低。且工业化容易，清洁无污染，工作环境较好。所得产物的测试结果附后，说明由本发明方法可大规模制得表观形态松散的高纯纳米级、亚微米级超细氧化铝。附表：实例5分析结果
比表面积(m2/g)： 600 100
粒径 (nm)： 12 100
物相： γ α纯度测试结果如下： 杂质(ppm) Ca Si Fe Na Ti Mg Zr Cu K 2.0 3.5 0.8 0.01 1.0 0.5 0.1 0.2 0.01