溶胶-凝胶法合成纳米γ-Al2O3工艺研究
2023-09-08
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维普资讯 http://www.cqvip.com 68 安阳师范学院学报 2007正 溶胶一凝胶法合成纳米 一A12O3工艺研究 冯青琴 ,贾晓林2 (1.安阳师范学院化学系,河南安阳455000;2.郑州大学材料科学与工程学院,河南郑州450052) [摘要】利用溶胶一凝胶法制备了纳米7一AJ2O3粉体,以透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等手段对所得的纳米 7一A120,进行了表征,对其制备过程中的诸多影响因素作了比较详细的分析。结果表明,选择适当的制备方法、煅烧温 度以及分散剂的种类,能有效地阻止产物团聚,控制纳米粒子的形状和尺寸。 [关键词]纳米7一A1203;溶胶一凝胶法;分散剂;晶粒度 [中图分类号]0614.3 1 [文献标识码]A [文章编号]1671—5330(2007}02—0068—03 1 引言 Tecnai G220s~twin型透射电子显微镜(德国), 氧化铝有多种晶型,常见的有无定形氧化铝、 PHLIPS PW3040/60型x一射线衍射仪,(瑞士,cu 一Al203、p—A1203、6一A1203、0一Al20 和a— Ka射线,石墨单色器,工作电压40kV)。 A1 0 等多种同质异晶体。其中最重要的,在实 试剂:溴化十六烷基三甲铵(AR,天津市光复 际工业中应用最广的是a—A1203、8一A1203、和7 精细化工研究所),十二烷基苯磺酸钠(AR,北京 一Al,O 三种晶形的氧化铝。 化工厂), 一80,(进口分装),Al(NO ) ・9H2O 7一A120 属立方晶系,尖晶石结构,其中氧原 (AR,北京化工厂),NH4HCO (AR,天津大茂化学 子呈面心立方堆积,铝原子填充在空隙中,它密度 试剂厂) 小,高温下不稳定,但其选择性强,粒径小且细孔 2.2 实验 多,分布广,结构松散,活性高,比表面大,其颗粒 2.2.1纳米 一A12O3的合成 表面有丰富的失配键和欠氧键,压成薄片时内含 用二次蒸馏水配制lg/L的溴化十六烷基三 丰富的孔,可以制成多孔薄膜,可广泛用作催化 甲铵(CTMAB)溶液、吐温一80(咧一80)溶液和十 剂_l J。且由于其具有很高的比表面积而被广泛用 二烷基苯磺酸钠(DBS)溶液。把硝酸铝固体分别 作吸附剂,且吸附能力较强_2I3 J,对无机物、有机 溶解在lg/L的溴化十六烷基三甲铵溶液、吐温一 物及重金属离子都有很好的吸附作用l_4 J。可用 80溶液和十二烷基苯磺酸钠溶液中。使其溶液 于废水的净化处理,痕量金属的富集和回收。因 的浓度为27%。把碳酸氢铵分别溶解在lg/L的 此探讨合成粒度较小,且团聚较少的纳米7一 溴化十六烷基三甲铵溶液、吐温一80溶液和十二 A120 的合成工艺有着重要的意义。 烷基苯磺酸钠溶液中,使其溶液的浓度为12%。 本文利用溶胶一凝胶法制备纳米级 一A120 将碳酸氢铵溶液缓慢滴加到剧烈搅拌的硝酸铝溶 粉末,对煅烧温度、分散剂种类及合成方法进行详 液中使其溶液呈微酸性。至溶液全部转化成溶胶 细的探讨,以求得到最佳的合成工艺条件。 状,停止滴加碳酸氢铵,继续搅拌1h,陈化48h。将 2 实验部分 制得的溶胶6ocI=真空干燥6h,得到干凝胶粉末。 2.1仪器和试剂 将干凝胶粉末放人高温炉分别在450 ̄C,550cI=, 85—2型恒温磁力搅拌器(上海司乐仪器 650cI=、750cI=温度下煅烧3h,用玛瑙研钵研细。 厂),KQ3200型超声波清洗机(昆山市超声仪器有 2.2.2样品的表征 限公司),马弗炉(天津市科学仪器设备厂),FEI, 采用FEI,Tecnai G 20s—twin型透射电子显微 [收稿日期]2006.12.18 [基金项目]河南省教育厅科技攻关项目(2006150037) [作者简介]冯青琴(1965一)。女,安阳师范学院副教授,硕士研究生,主要从事化学材料方面的研究; 贾晓林(1956一),女,郑州大学材料科学与工程学院教授,博士,主要从事材料学研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 冯青琴,贾晓林:溶胶一凝胶法合成纳米7一Al2 o3工艺研究 69 镜,将制得的纳米7一A1203粉体以无水乙醇为分 PDF标准卡片中的7型氧化铝的标准数据1.403, 1.985,2.394基本一致。利用scheere公式,由 散剂,超声波震荡分散,用透射电镜观察其粒度和 形貌。 550℃的XRD图谱,计算出此温度下合成的7一 Al203晶粒度为25.0rim,此值与TEM观察到的粒 采用瑞士PHLIPS PW3040/60型x一射线衍 射仪对纳米7一Al2 03粒子进行物相分析。 3结果与讨论 3.1显微结构分析 图1所示为采用溶胶一凝胶法合成的纳米7 一A120 粉体的透射电镜照片。由图中可以看出: 纳米7一Al2O 粉体颗粒分散较好,颗粒尺寸在10 —50nm之间,通过求统计平均值的方法,测定粒 径为25rim。7一A1203粒子呈球型或类球型, 3.2物相分析 ^ I-—'{II-_・i_ I l’: I4i 。。。 氐 u ,u zu u 4u u eO O 80 9O 2O/degree 图2不同温度下制备的纳米卜Al203的XRD图谱 (CTMAB,lg/L,3h) 图2为采用溶胶一凝胶法合成的纳米氧化铝 的x射线衍射图谱。由衍射图谱可以判断采用 本工艺合成氧化铝大部分为 型氧化铝,图中四 条衍射曲线中3个最强的衍射峰所对应的2e角 67.0l。,45.44。和37.32。分别对应d值为1. 39722,1.97541和2.38172与标准图谱(图3)和 径为25nm左右大致符合. 20/(。) 图3 A1203粉末的X射线衍射图 3.3煅烧温度对纳米粒子的影响 对所制备的干凝胶粉进行煅烧以实现氧化铝 晶型的转化。了一AI203是在400—800%温度内由 水合氧化铝脱水而成,这种A1 0 强热至1273K, 经一定保温时间即转变为a—A120 ,所以y— A120 在高温下不稳定 J。因此,必须严格控制煅 烧的温度,方可制得了一AI 0 粉体。 由图2可以看出,随着煅烧温度的升高,7一 A120 特征峰逐渐明显,晶粒度逐渐增大(见图 4),说明煅烧温度对纳米了一A120 晶粒尺寸有一 定影响。从图中450℃的XRD曲线可以看出,其 特征峰较弱,这是由于在较低的温度下 一A1 0 的晶格发育不完全所致;随着温度的升高,晶粒逐 渐长大和发育完整,粉体晶粒度增大,在较高温度 时,晶粒生长速度较快,晶粒度不易于控制 J。本 实验在下文探讨分散剂的种类和制备方法对纳米 一A1203粒子的影响中,选用了550%下制备的 纳米 一AI20 粉体作比较。 450℃ 550℃ 650℃ 750"C 一 一……——...._——………——————一————……一 …j 图4不同烧结温度下纳米粒子的晶粒度 维普资讯 http://www.cqvip.com 70 安阳师范学院学报 2007焦 3.4分散剂的种类对纳米7一AI203粒子的影响 在纳米粉体的制备中,最难解决的是团聚问 题,这是由于粒子之间存在着有别于常规粒子(颗 粒)间的作用能——纳米作用能(Fn),其物理意义 是单位比表面纳米微粒具有的吸附力,主要由以 下原因造成[ ]:分子间力、氢键、静电作用等引起 的颗粒聚集;由于颗粒间的量子隧道效应、电荷转 移和界面原子的相互耦合,使粒子极易通过界面 发生相互作用和固相反应而团聚;纳米粒子巨大 比表面积极易吸附气体、介质或与之作用,失去原 来的表面性质,导致粘联与团聚;其极高表面能和 较大的接触界面,使晶粒生长速度加快。纳米作 用能是纳米微粒易团聚的内在因素,所以要得到 分散性好、粒径分布窄的纳米微粒,必须削弱或减 小纳米作用能。 10 20 ∞ ∞ so ∞ 70 ∞ 2Ilmww 图5 不同分散剂制备的纳米r^J20 的XRD谱图 (48h,55O℃,3h) ①Tw一80;②DBS;③CTMAB 图6不同分散剂对纳米粒子晶粒度的影响(550℃,3h) ①Tw~80;②DBS;③CTMAB 从图5可以看出,不同分散剂条件下制备的 纳米 一A1,0 的XRD图谱有一定的区别,即在制 备纳米7一AI,0 粒子的过程中,分散剂对纳米粒 子的形成有一定影响。通过图6可以看出,三种 分散剂制备的纳米 一A1203粒子的晶粒度中,以 溴化十六烷基三甲铵作分散剂制备的颗粒最小, 而十二烷基苯磺酸钠作分散剂制备的颗粒粒度较 大。这是因为溴化十六烷基三甲铵属于阳离子型 聚合物,在酸性介质中分解电离起分散作用,从图 中可以看出以溴化十六烷基三甲铵作分散剂制备 的纳米粒子的粒径优于吐温一80和十二烷基苯 磺酸钠;而十二烷基苯磺酸钠属于阴离子型聚合 物,能在碱性介质中较好的起到分散作用_8 J。本 实验是在酸性介质中进行的,效果较差,制备的产 品粒径较大。另外,用十二烷基苯磺酸钠作分散 剂时,反应过程中产生很多泡沫,溶胶容易团聚长 大,效果不太理想。 4 结论 1)煅烧温度对制备纳米 一AI203粉末有较 大影响。实验表明,在550℃下煅烧可以使晶粒 发育较为完整,晶粒度在10—50nm之间,而且颗 粒形貌近似于球形,粒度分布范围较窄。 2)在制备溶胶时加入分散剂可以有效阻止纳 米微晶团聚,分散剂的种类对产品粒度有一定影 响,分散效果最好的为溴化十六烷基三甲铵。 [参考文献] [1]吴志鸿,纳米氧化铝的制备及其在催化领域的应用 [J].工业催化,2004,12(2):35—39. 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The Puriifcation of HSP70 from the Human’s Lung Cancer Tissues ZH0NG Ming ,GUO Yu hua ,YU You.zhu (1.Xinyang Vocational and Technical College,Xinyang 464000;2.Department of Chemistry and Enviornmental Engineering,Anyang Institute of Technology,Anyang 455000,China) Abstract:The puriifcation of the HSP70 from the human’s lung cancer tissues has been established.The HS;P70 was separated successively by fast protein liquid chromatography(FPLC)system.The procedures included ConA— Sepharose column and DEAE ion—exchange chromatography.The molecular weight and the identity of the HSP70 were confirmed by SDS—PAGE and Western—blot,and the HSP70 was quantified by Bradford standard curve method.The result shows that the protein with a molecular weight of about 70000 obtained was confirmed to be HSP70.The final protein recovery was 53.2btg per 1 g lung cancer tissues(wet weight). Key words:HSP70;Fast protein liquid chromatography;Protein purification;Lung cancer tissues [责任编辑:D] (上接70_贞) [9]方小龙.湿化学工艺条件对ZrO2(Y203)超细颗粒团聚 的影响[J].硅酸盐学报,1998,26(6):733—738. Study on Preparation and Technology Factors of Nanometer Y—Al2O3 Powder by Sol—Gel method FENG Qing—qin ,JIA Xiao—lin (1.Chemistyr Department,Anyang Teachers College,Anyang 455000,China; 2.School of Materials Science and Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou 450052,China), Abstract:The nanometer 7一Al2 03 powders were prepared by Sol—Gel method,and characterized by rEM,XRD. hTe results show that the shape and size of nanoparticles can be controlled and modified by the methods of prepara— tion,Sintering temperature and addition of proper amount of dispersing agent. Key words:Nanometer—sizedy—A12 03;Sol—Gel method;Dispersing agent;Crystal granularity [责任编辑:D]