氧化铝研究的若干进展和展望--研究工作札记

我的“氧化铝情结” 在化学领域的诸多化合物中，我对氧化铝（Al2O3）情有独钟，这背后有一段年深日久的往事。1937年我才6岁。抗日战争时期几乎天天挨日本飞机轰炸，给我小小的心灵种下了恐怖记忆。当时我不明白，为什么日本人有飞机而中国人没有。上小学后听老师说飞机是用金属铝制造的。上了中学以后，我知道金属铝生产分为两步：先从铝矿提取氧化铝，然后电解氧化铝得金属铝。15岁时我暗下决心，长大后一定要研究氧化铝，希望我们中国也能炼铝造飞机。大学毕业后我真的有机会配合我国第一个铝厂——山东铝厂的生产解决过几个关键问题，我的研究成果还被写入了几本国际和国内的大学教科书。不久我出版了自己的第一部学术专著《氧化铝生产的物理化学》。     

高铁熟料配方的热力学解释

氧化铝生产烧结法熟料的标准配方规定CaO/SiO_2=2,0,Na_2O/(Al_3O_3 Fe_2O_3)一1.0。但我们用化学模式识别方法分析我国采用联合法生产氧化铝的厂家的生产技术记录,表明上述标准配方仅对低铁熟料是合适的。对高铁熟料,用上述配方会导致Na_2O溶出率显     

氧化铝对长链正构烷烃的吸附性能

在将氧化铝用于重质油的族组分的制备分离研究中 ,发现氧化铝对长链正构烷烃有较强的吸附性能 .氧化铝的这一性能可能是由于 :正构烷烃可紧密地在氧化铝表面上展开 ,而一个正构烷烃分子可被氧化铝表面上的多个活性点吸附 .正构烷烃的链越长 ,氧化铝对其吸附的活性点越多 ,这样使得链越长的正构烷烃的氧化铝上有越强的吸附力     

用PLS方法研究种子分解中拜耳石形成条件

在氧化铝的拜耳法生产种子分解过程中,主要分解产物是三水铝石,并伴有少量的拜耳石。而这些少量的拜耳石可能是影响Al(OH)_3产品粒度和强度的原因之一。铝酸     

在铝的阳极氧化过程中氧化铝纳米线的生长

在两步法制备多孔阳极氧化铝模板过程中, 观察到氧化铝纳米线的生长. 这种纳米线生长过程不同于通常的化学腐蚀生成过程, 电场和应力的共同作用是导致氧化铝纳米线形成的主要原因, 同时抛光后铝箔表面的纳米压痕也是导致纳米线形成的重要因素.     

碳纳米管负载氧化铝及其吸附水中的氟离子

采用碳纳米管和硝酸铝制备碳纳米管负载氧化铝新型复合材料，X射线衍射检测发现氧化铝为无定形态，扫描电子显微镜观察到碳纳米管与氧化铝均匀掺杂。采用碳纳米管负载氧化铝复合材料进行了水中氟离子吸附研究，结果表明，该复合材料具有强烈吸附除氟效能，其饱和吸附容量为39．4mg/g，在恒温25℃测得其吸附能力是γ－氧化铝的3．0－4．5倍，与IRA－410聚合树脂的吸附能力相当，适宜pH范围为5．0－9．0，吸附等温线符合Freundlich方程。     

多孔氧化铝薄膜的紫外光致发光

采用电化学阳极氧化技术在草酸和硫酸的混合溶液中制备了多孔氧化铝薄膜. 对其光致发光性能研究发现, 该薄膜具有一个位于350 nm的紫外波段的发光峰. 分析表明, 该发光现象起源于氧化铝薄膜中与草酸根离子相关的发光中心.     

自催化生长氧化锌纳米柱阵列

报道一种基于有序多孔氧化铝模板纳米掩膜法制备的金属铁和锌纳米点阵列作为催化剂阵列, 通过气相催化生长方法在硅基体上生长氧化锌纳米柱. 初步的研究显示, 该方法制备的氧化锌纳米柱尺寸均一, 取向一致, 呈现高度有序的阵列分布, 纳米柱的直径匹配于所应用的多孔氧化铝掩模板的孔径.     

水对Na-β氧化铝管阻抗谱的影响

水对Na-β氧化铝的导电性和稳定性均有很大影响,这是一个既有实际意义,又有理论意义的问题,为此近年来获得人们广泛关注(参见文献[1—3]及其中所引文献)。关于水对Na-β氧化铝(以下简称β氧化铝,除非需特别注明是Na~ 的)电导的影响,一般都用片状的单晶或多晶来测量,只有少数作者直接用β氧化铝管(以下简称β管),通过湿空气的作用来研究水的影响。前文曾报道利用“差异法”研究β管的阻抗谱(不同频率的复数阻抗图),说     

中国科学家攻克氧化铝纳米材料瓶颈难题

<正>氧化铝是重要基础材料,性能优异,价格低廉,是应用最广泛的陶瓷材料,被用作结构陶瓷、功能陶瓷及生物陶瓷,也是冶炼铝的原料.2014年氧化铝全球年产量达1.1亿t,中国产量约占43%.然而,氧化铝的脆性限制了其更广泛的应用.1987年Nature报道了德国萨尔州大学H.Gleiter研究小组发现纳米晶微结构的Ca F2和Ti O2陶瓷在低温时发生很大塑性变形,这一研究为解决陶瓷材料脆性问题提供了可能性.英国材料科学家Cahn在Nature撰文指出,纳米晶微结构是解决陶瓷脆性的战略途径.随后,纳米晶陶瓷研究在世     

水热条件下直接制备的α-Al2O3微晶的形态特征

氧化铝陶瓷材料具有广泛的应用,制备优质氧化铝粉体是提高相应陶瓷材料性能的基础水热法是制备优质超细粉体的湿化学方法之一,但是采用水热法制备氧化铝粉体时一般均先得到γ-AlOOH(薄姆矿),然后再经高温处理得到α-Al_2O_3。研究热液条件下直接制备α-Al_2O_3粉体(微晶),一直是人们感兴趣的课题,这方面的工作也时有报道。最近作者通过改进水热条件,在一定的热液介质中直接制备了α-Al_2O_3微晶。另一方面,α-Al_2O_3(刚玉)晶体的形貌又是晶体生长工作者十分关心的一个问题。研究水热条件下刚玉晶体的形貌特征,是进行晶体生长机理研究的重要途径。本文报道了热液条件下直接制备的α-Al_2O_3微晶的形态特征,并从研究晶体生长机理的角度探讨了氧化铝微晶形态的形成。     

复杂无机化合物组成与热力学数据间的线性关系及其初步应用

复杂无机化合物的结构复杂,种类繁多,热力学数据很难准确地全部测定,对组成近似的复杂化合物的热力学数据进行了分析,发现其生成焓,Ｇｉｂｂｓ自由能,熵和恒压热容与其成均存在较好的线性关系。根据这种线性关系可推算出其他化合物的热力学函数值,计算了氧化铝生产中常见的渣相－钠硅渣的热力学数据。在生成钠硅渣时,计算了ＳｉＯ２在铝酸钠溶液中的平衡浓度,并与实验结果对比,两者吻合较好。     

利用化学反应由C_(60)/C_(70)混合物中制备纯C_(60)

自从Kratschmer等人报道了宏观量富勒烯(Fullerene)的制备方法以来,国内外又有许多科学家相继发表了一些改进方法,这些方法都能生产克量级的C_(60)和C_(70)的混合物.由于C_(60)和C_(70)性质相差不大,分离起来比较困难.文献报道方法主要有高压液相色谱料(HPLC)和以中性氧化铝、石墨、活性碳等为填料的柱色谱法.这类方法主要都是利用C_(60)和C_(70)的物理性     

新钠离子导体

Na_3Zr_2Si_2PO_(12)(Nasicon)是一个具有三维骨架结构的钠离子导体,它在300℃时电导率可以和β氧化铝相比拟。     

乙醇作为碳源的碳纳米管阵列氧化铝模板法制备

以乙醇为碳源在低气压条件下利用化学气相沉积(CVD)技术在多孔氧化铝模板中制备了碳纳米管阵列. 扫描电子显微镜(SEM)和低分辨透射电子显微镜(TEM)成像结果表明, 所得碳纳米管的外径和长度高度统一, 完全受制于所制备的多孔氧化铝模板阵列纳米孔道. 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)成像表明, 所得碳纳米管的管壁石墨化程度虽与自由生长的多壁碳纳米管管壁石墨化程度还有一定差距, 但已明显高于目前文献所报道的此类碳纳米管. 作为对比, 在相同生长条件下使用乙炔作为碳源也得到了碳纳米管阵列, HRTEM成像结果和Raman光谱证明, 其管壁的石墨化程度较前者要低得多. 本文提出羟基自由基对无定形碳的刻蚀作用对碳纳米管管壁的石墨化有重要影响; 另外, 初步探讨了多孔氧化铝模板阵列纳米孔道的光滑程度对碳纳米管生长的影响.     

■/γ-Al_2O_3吸附体系的热容

气体或蒸汽在固体表面上的物理吸附一直是一个很有意义的课题。通过这方面的研究,可了解固体的表面积、孔结构以及吸附层的形态、结构等。我们曾用自己建立的精密自动绝热量热计测定过水蒸汽吸附在不同的吸附剂上(不同结构的氧化铝、硅胶、分子筛等)所组成的吸附体系的热容,得到了一些有意义的结果。为考察不同吸附质在同一吸附剂吸附的影响,我们现又测定了苯吸附在氧化铝上的吸附体系的热容。     

明矾石脱水和热解过程的化学热力学研究

从明矾石出发,无论是制取明矾,或是综合利用提取硫酸钾、氧化铝等(如还原热解法、氨碱法或是酸法)均以矿石的脱水和热解为其基本加工过程。在明矾石脱水和热解的研究方面,文献报道的实验结果(如脱水和分解的温度)相互差     

添加氢氧化铝的铁铬催化剂的表面性质和物性研究

我们曾报道了添加氢氧化铝的铁铬催化剂的穆斯堡尔谱及磁性研究.本文采用了X射线光电子能谱(XPS)和透射电镜(TEM)及微区元素分析,继续考察了Al(OH)_3添加后,对催化剂的表面性质和物性的影响。     

减压液相柱层析法分离提纯C60/C70

目前,C_(60)/C_(70)的分离提纯主要依靠柱层析的方法。用柱层析法分离提纯C_(60)/C_(70)的固定相主要是中性氧化铝、石墨、活性碳与中性氧化铝及活性碳与硅胶的混合物等。用中性氧化铝为固定相,正己烷为流动相的方法是分离C_(60)/C_(70)混合物最早使用同时也是最常用的方法,但它有许多难以克服的缺点。用活性碳与硅胶的混合物作为固定相可以充分克服这些缺点。但不足的是流速缓慢,分离时间长。1994年,Scrivens等采用氮气加压的方法,使得流速大大加快,这种方法不仅分离效果好,处理量大,而且C_(60)/C_(70)的收率达到95％。但是,这种方法也有明显的缺点:用氮气加压,设备比较复杂;玻璃柱加压,控制不好很不安全。本文提出一种减压柱层析的方法,采用国产活性碳和硅胶做固定相,干法装柱,不仅设备简单,安全可靠,C_(70)的分离纯度高于文献报道的水平,而且处理量可提高一倍,溶剂用量也比较节省。     

电晕放电等离子体增强化学气相沉积合成碳纳米管阵列

发展了具有常压、低温特点的电晕放电等离子体增强化学气相沉积合成碳纳米管阵列的技术路线. 以甲烷和氢气为原料, 在含钴多孔阳极氧化铝模板中合成了碳纳米管阵列. 扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能量弥散X射线谱(EDS)和拉曼光谱(Raman)分析表明, 该阵列由直径约40 nm的碳纳米管构成, 长度大于4 mm. 碳纳米管主要限制生长在模板孔道中.