金属有机合成低温形成α -氧化铝粉末

Simóny.ReyesLópez，Juan SerratoRodríguez，Satoshi Sugita Sueyoshi

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AZojomo (ISSN 1833-122X)第二卷2006年4月

主题

抽象的

关键字

介绍

实验

前体制备路线

阶段特征

结果与讨论

铝甲酸铝的合成

阶段特征

结论

确认

参考

详细联系方式

抽象的

本研究包括一种简单而创新的合成α-氧化铝粉体的方法，涉及使用金属有机前驱体甲酸铝艾尔(O₂CH)_3.相变最终得到α-氧化铝。通过x射线衍射、红外光谱、核磁共振光谱、热重和差热分析对中间相和末相进行了表征。喷雾干燥的可溶性氧化铝前体以产生纳米氧化铝附聚物。

关键字

金属有机氧化铝前体艾尔(O₂CH)_3.，铝甲酸盐，化学合成，喷雾干燥

介绍

氧化铝是一种重要的技术陶瓷，广泛应用于微电子、催化、耐火材料、磨料和结构等领域。特别是，高质量的刚玉多晶材料被用作电子基片和手表轴承和各种高精度设备。亚博网站下载因此，人们不断努力开发高质量氧化铝基陶瓷的新工艺路线。这些努力在一定程度上促进了化学处理(如溶胶-凝胶和聚合物前驱体)方法的近期发展，特别是在高级陶瓷应用方面[1,2]。

氧化铝的制备方法主要有:氢氧化铝的煅烧、过渡氧化铝、铝盐和熔体的固化。不太常见的方法有:高压水热合成、气相转变和在氧中燃烧铝(Wartenberg, 1952)。羧酸铝广泛应用于纺织、造纸、制药等行业，近年来又作为高级陶瓷前驱体[3]。

Lui等[4,5]提到水合物甲酸铝和异丁酸铝可以作为钇铝石榴石的前驱体。Rajendran等人[6]和chaplygina等。[7]据报道，金属无体素也可用于制备无机 - 有机杂化材料。亚博网站下载Narayanan和Laine[8]从铝衍生的化合物，如氯化铝，合成了羧酸铝和铝醇盐用过量的酸酐和/或羧酸分别一步或两步制备的。

金属羧酸盐是低温下生成氧化物的潜在前驱体。因此，人们对生产的兴趣越来越大α.-氧化铝颗粒，具有理yabo214想的物理性能，以满足日益增长的需求。化学加工途径严重依赖于含铝金属的含铝金属无毒。Clar et al.[9]从商业拟薄水铝石中获得了甲酸铝和碱性醋酸盐凝胶氧化铝前驱体。然而，这个前驱体必须加热到1200度^oC生产α.- 与残留θ相混合。前驱体的性质影响了热分解过程和相的演化，特别是温度α.氧化铝的形成。

在此报告的工作中，建立了简化的路线以合成α.以氯化汞为催化剂，用甲酸催化制得-氧化铝。通过喷雾干燥溶液和1100℃煅烧，甲酸铝很容易得到^oC，以纯态结束α.氧化铝。

实验

前体制备路线

铝甲酸铝艾尔(O₂CH)_3.是由1 mol的金属铝(纯度99.5% - La Paloma Compañia de Metales Leon, Gto)的混合物化学合成的。墨西哥),用甲酸1.5mol(85%纯度- Karal，年代。A. de C.V。莱昂,矩形脉冲断开。México)用氯化汞HgCl作催化剂₂（99.5％纯度 - Sigma-Aldrich Co.）。将所得甲酸盐溶液喷雾干燥（亚胺迷你喷雾干燥机AdL31），得到细颗粒氧化铝粉末。这工艺允许溶剂消除，使粉末均匀混合。粒状粉末经过煅烧在干燥的空气中速率为5^oC /分钟到1100^o并在温度下保存一小时。最后,粮食粒度分布由AcoustoSizer IIs^TM技术(胶态动力学Inc .)。

阶段特征

相是通过热分析确定的，红外（红外）光谱，核磁共振（NMR），X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）。在热分析仪器上运行10mg样品（型号Q600同时DSC / TGA，新城堡，DE，TA仪器）。升温速率为10°C/min至1400°C，氮气流量为100厘米^3./分钟。年代将2 g的样品进行热分解在干燥空气中以5°C/min的速率，在不同温度下保持1小时在氧化铝船只。

一个衰减全反射(ATR)(奈米晶体)技术是用F张量™37系列FT-IR光谱仪，力量光学有限公司）．核磁共振¹H,¹³[Al(O₂CH)_3.),得到在一个瓦里安双子座200核磁共振谱仪通过使用30mg样品溶解于D₂O。作为加工温度的函数，前体对结晶产品的热解性转化，然后是XRD（菲利普斯5000）。工作电压和电流为20 kV和分别为100 mA和CuKα.辐射．通过SEM（JEOL Model 6400）研究了微观结构。

结果和讨论n

综合甲酸铝

甲酸铝的合成是基于氯化汞催化剂用于金属铝的合并，而金属铝很容易被甲酸侵蚀，从而生成铝盐根据反应(1)易溶。在反应的第一阶段，铝和HgCl反应₂生产固体汞 - 铝和氯化物水溶液。在第二阶段中，合并铝溶解在甲酸中释放氢，然后形成铝盐。

艾尔_(年代)+ HgCl_{2 (ac)} Al - Hg_(年代)+ HCOOH._（1) 艾尔(OOCH)_3（AC）+ H₂（1)

阶段特征

甲酸铝分解的TGA剖面(图1)显示了三个质量损失区域，陶瓷总收率为68.13%，而理论收率为68.52%。DTA(图2)显示了在85、240和340°C时的最大吸热体。在85°C下，根据反应2脱羧发生。在20-195°C时，形成结晶AlOH(OOCH)的重量损失为16%。₂作为中间反应。在240°C下，脱水反应紧接反应3。在< 285°C的温度下，重量损失为26.42% wt%。在> 355°C温度下，前驱体转变为非晶态铝₂O_3.(4)的反应。在945℃时，出现强度较低的宽峰，表明η-Al结晶₂O_3.．应该注意的是，η-al₂O_3.对于bayerite前驱体，出现在更低的温度(在200-600℃之间)。然而，刘[5]还报道了铝甲酸盐水合物的870℃的温度变化。

在1100^oc转变为α.状态”₂O_3.在1260°C和1260°C的放热峰值表示结晶α.状态”₂O_3.．

艾尔(OOCH)_3. Al (OH) (OOCH)₂+有限公司（2）

2 al (OH) (OOCH)₂ 艾尔₂o（ooch）₄+ H₂O（3)

艾尔₂o（ooch）₄ 艾尔₂O_3.+ 4co + 2h₂O（4）

XRD、NMR和IR可以提供一些晶体学信息。一个甲酸光的光谱表现为非晶态(图8a)和晶态(图3)。通过喷雾干燥得到了非晶相。结晶形式对应于正交相(JCPDS文件卡编号。38-05839)同意Chaplygina等人的数据。[7]。此外，图4显示了特性chemical变化在169¹³C和8.3¹羧基的H ppm见表1。另一方面，红外光谱显示υC=O特征带(1620和1400厘米^－１）属于正交协调。因此，我们得出结论，格式展示了协调输入A，见图5与文献[8,10,11]一致。

结论

建立了一条以金属铝为原料合成低温α-氧化铝的简化路线。所得的甲酸铝可溶盐可用作α-氧化铝前驱体或混合前驱体。Al(O)块体样品的相变₂CH)_3.进行了检验，其中有两个阶段是明确的。第一阶段对应于甲酸铝的分解，随后从非晶相转变为α-氧化铝。

通过检查核磁共振中的化学位移以及红外波段的位置，结合x射线衍射，可以确定与铝的羧酸盐配位，其中一个铝与双齿羧酸盐结合。

铝甲酸盐前体呈现纳米聚集（D50 =0.789μm）喷雾干燥的α-氧化铝粉末，其被认为是通过标准压制技术的未来形成陶瓷部件。

表1。NMR化学位移(ppm)。

表2。红外光谱的峰值。

表3．IR的IR峰的改造（o₂CH_3.)．

确认

感谢“Coordinación de la Investigación Científica de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo”的财政支持。

参考

1.A. Pathak和P. Pramanik，“通过化学方法制备氧化物yabo214的纳米颗粒”，PINSA, 67[1](2001) 47-70。

2.Roy，“溶胶-凝胶法制备陶瓷”，《科学》，238[4834](1987)亚博老虎机网登录1664-69。

3.A. L. Mckenna，《Kirk-Othmer化学技术百科全书》，羧酸铝，Wiley，纽约，第2卷(1991年)273-281。

4.刘,Z.-F。张博金，“异丁酸钇和铝的前驱体合成钇铝石榴石”，硅酸盐学报。Soc。， 79(1996) 385-387。

5.刘Z.-F y。张，J. Halloran和R. M. Laine，”金属有机前驱体的钇铝石榴石纤维”，j。陶瓷。Soc。629。

6.“从羧酸盐和混合羧酸盐前驱体中低温形成α -氧化铝粉末”，Mater.(纳米材料)。列托人。， 39(1999) 188-195。

7.N. M. Chaplygina, I. Z. Babievskaya and I. B. Kudinov， " Al(HCOO)的制备及其物理化学性质"_3..3H.₂“阿,拉斯。J. Inorg。化学。（心血管病。Transl。)，29[9](1984) 1260。

8.R. Narayanan和R. M. Laine "水溶性羧酸铝的直接合成氢氧化铝”，J. Mater。化学。， 10(2000) 2097-2104。

9。陈志强，陈志强，陈志强，“羧酸铝凝胶的合成与表征”，化学学报。(2003) 33-40。

10.Christopher C. Landry等人，从矿物质到材料：从Boehmite与羧酸J.亚博网站下载Mater的反应合成铝氧基。化学。，5（2）（1995），331-341。

11.J. D. Donaldson, J. F. Knifton和S. D. Ross, Spectrochim。学报。19649,847。

12.K. Wefers和C. Misra“铝的氧化物和氢氧化物”，美国铝业实验室(1987)32-33。

详细联系方式

Simón Y. Reyes López和Juan Serrato Rodríguez

研究所Metalúrgicas
米却卡纳大学Nicolás de Hidalgo
Santiago Tapia 403，莫雷利亚,密歇根州
墨西哥。C.P. 58000

电子邮件:(电子邮件保护)

Satoshi杉Sueyoshi

Centro deInvestigaciónnzhquímicainorgánica
瓜纳大学
多斗挖土机Alta s / n,诺里亚阿尔塔
瓜、矩形脉冲断开。
墨西哥。C.P. 36510。

论文发表在《材料与材料加工技术进展》，8[1](2006)55-62。亚博网站下载