本發(fā)明涉及氧化鋁的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米氧化鋁的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)工業(yè)的不斷發(fā)展，近些年來一些大城市以及重工業(yè)城市環(huán)境污染、非可再生能源匱乏等問題已經(jīng)不容小覷，因此綠色能源的開發(fā)及資源合理化運(yùn)用便成為重要的發(fā)展方向。

鋁空氣電池是一種具有高能量密度的新能源電池，具體結(jié)構(gòu)為鋁合金作為電池負(fù)極，氫氧化鈉溶液為電解液，以氧作為電池正極，工作時(shí)攝取空氣中的氧，在電池放電時(shí)鋁合金負(fù)極被不斷消耗并生成al(oh)3。此外，燃料電池要使用氫氣，氫氣來源技術(shù)方案中具有較高的商業(yè)價(jià)值的鋁金屬制氫路線，該工藝路線同樣有氫氧化鋁副產(chǎn)物生成。從原理上來看，氫氧化鋁可通過熱解的方式的到氧化鋁，而氧化鋁可用于鋰電池隔膜的涂覆層，以提供絕緣、隔熱和耐高溫的性能。因此，可以采用化學(xué)處理方法將氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為高純度氧化鋁。

目前制備高純氧化鋁的方法有中和沉淀法、水熱合成法、活性鋁粉的水解反應(yīng)、無機(jī)鋁鹽溶膠凝膠法等。其中，中和沉淀法，具體是將氫氧化鋁溶解至濃硫酸中再加水稀釋，用氨水中和，控制中和速度并在40℃強(qiáng)力攪拌，在ph＝2時(shí)加入添加劑，通過活性炭過濾，濾液中加入添加劑，中和至ph＝4.5值得氫氧化鋁膠狀體后再煅燒，工藝過程相對復(fù)雜；水熱合成法的溫度一般只能達(dá)到400℃左右，而氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為氧化鋁的最低溫度需要450℃及以上，因此，一方面成本大，另一方面具有一定危險(xiǎn)性；活性鋁粉對鋁粉活性及粒度需要在急冷霧化裝置(冷卻速率105～107k/s)將熔融金屬過熱至200～300℃進(jìn)行噴制，得到平均粒度為5～10um的活性鋁粉，實(shí)驗(yàn)條件要求嚴(yán)格。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)制備高純氧化鋁方法中存在的對原料要求高、制備工藝復(fù)雜以及成本高等問題，提供一種納米氧化鋁的制備方法及其應(yīng)用。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例采用了如下的技術(shù)方案：

一種納米氧化鋁的制備方法，至少包括以下步驟：

步驟s01、將氫氧化鋁進(jìn)行清洗除雜處理；

步驟s02、將步驟s01得到的氫氧化鋁制成懸濁液，然后進(jìn)行噴霧干燥處理，再于1100℃～1200℃中燒制處理；或者，

將步驟s01得到的氫氧化鋁進(jìn)行加熱處理，再經(jīng)過球磨處理。

本發(fā)明提供的納米氧化鋁的制備方法，工藝簡單，反應(yīng)時(shí)間短，工藝可控，粒徑可控，產(chǎn)物純度高達(dá)99.9％及以上，得到的納米氧化鋁粒徑達(dá)到d50＜800nm的水平。

本發(fā)明納米氧化鋁的制備方法制備的納米氧化鋁，可用于鋰離子電池的陶瓷隔膜中，將其涂覆于陶瓷隔膜表面，不僅能夠提高陶瓷隔膜的性能，還能夠步優(yōu)化鋁資源的再回收利用。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種納米氧化鋁的制備方法。

所述納米氧化鋁的制備方法，至少包括以下步驟：

步驟s01、將氫氧化鋁進(jìn)行清洗除雜處理；

步驟s02、將步驟s01得到的氫氧化鋁制成懸濁液，然后進(jìn)行噴霧干燥處理，再于1100℃～1200℃中燒制處理；或者，

將步驟s01得到的氫氧化鋁進(jìn)行加熱處理，再經(jīng)過球磨處理。

在一優(yōu)選實(shí)施例中，氫氧化鋁原料來自鋁空氣電池放電后的產(chǎn)物氫氧化鋁或者鋁金屬制氫所產(chǎn)生的副產(chǎn)物氫氧化鋁，采用鋁空氣電池的放電產(chǎn)物或者制氫產(chǎn)物作為原料，能有效提高鋁資源的回收利用率。

優(yōu)選地，將氫氧化鋁進(jìn)行清洗除雜處理的步驟為，向氫氧化鋁中加入具有強(qiáng)酸性的無機(jī)酸溶液，如硝酸溶液、鹽酸溶液，調(diào)節(jié)ph值為5.0～6.0，使得氫氧化鋁中的雜物得以去除，然后進(jìn)行抽濾處理，采用蒸餾水反復(fù)多次抽濾，得到氫氧化鋁沉淀。

為了使得抽濾效果更加良好，優(yōu)選抽濾3～5次。

通過步驟s01的清洗除雜處理，可以將氫氧化鋁含有的雜質(zhì)以及油污給去除，避免后續(xù)對氧化鋁純度有負(fù)面影響。

步驟s02為兩種并列的處理方式，無論是噴霧干燥再燒制處理還是先分段加熱處理再球磨處理，其產(chǎn)物純度均高達(dá)99.9％及以上，得到的納米氧化鋁粒徑達(dá)到d50＜800nm的水平。

優(yōu)選地，所述懸濁液的固含量為40％～50％，在該固含量下，噴霧顆粒均勻細(xì)致，使得噴霧干燥得到的顆粒比表面大且方便燒制。

優(yōu)選地，噴霧干燥處理中，噴霧干燥機(jī)的入塔溫度為550℃～650℃，出塔溫度為110℃～150℃。噴霧干燥過程中采用蠕動(dòng)泵將氫氧化鋁懸濁液原料送入塔中，流量控制在120～160ml/min，流量大于160ml/min，來不及干燥，得到的顆粒相互粘連，造成制粒不均勻，而流量小于120ml/min時(shí)，則會(huì)造成設(shè)備浪費(fèi)能耗。

優(yōu)選地，上述將噴霧干燥處理后的氫氧化鋁置于1100℃～1200℃中進(jìn)行燒制處理，燒制處理的時(shí)間為1h～2h。

優(yōu)選地，上述燒制處理采用的設(shè)備為馬弗爐。

優(yōu)選地，所述加熱處理包括先將步驟s01得到的氫氧化鋁置于110℃～200℃中處理1～2h，經(jīng)冷卻后轉(zhuǎn)移至600℃～800℃中進(jìn)行燒制1～2h，再經(jīng)過冷卻后置于1100℃～1200℃中燒制1～2h。通過上述分段加熱的調(diào)控使得氫氧化鋁先轉(zhuǎn)化為γ-氧化鋁，然后再轉(zhuǎn)化為α-氧化鋁。

優(yōu)選地，上述加熱處理使用的設(shè)備為馬弗爐。

優(yōu)選地，球磨處理中，控制球磨轉(zhuǎn)速為200r/min～400r/min，控制球磨的時(shí)間為1～3h。通過采用高能球磨機(jī)對分段加熱處理后的氧化鋁進(jìn)行粒徑細(xì)化，避免顆粒與顆粒之間發(fā)生粘連。

本發(fā)明上述實(shí)施例通過兩種方式，實(shí)現(xiàn)將鋁空氣電池或者鋁金屬制氫反應(yīng)的副產(chǎn)物氫氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢岳玫募{米級氧化鋁，工藝簡單，反應(yīng)時(shí)間短，工藝可控，粒徑可控，產(chǎn)物純度高達(dá)99.9％及以上，得到的納米氧化鋁粒徑達(dá)到d50＜800nm水平，該制備方法有效地提高了鋁空氣電池反應(yīng)產(chǎn)物以及鋁金屬制氫的副產(chǎn)物的回收利用。

相應(yīng)地，本發(fā)明除了提供納米氧化鋁的制備方法外，還進(jìn)一步提供了將該納米氧化鋁的一種應(yīng)用。

在一實(shí)施例中，將上述方法制備的納米氧化鋁用于鋰離子電池的陶瓷隔膜中。

其應(yīng)用的具體應(yīng)用方法為：將納米氧化鋁與凝膠劑、溶劑進(jìn)行混料處理，獲得納米氧化鋁漿料，然后將所述納米氧化鋁漿料涂覆于陶瓷隔膜表面。

優(yōu)選地，所述凝膠劑為聚偏氟乙烯；所述溶劑為n-甲基吡咯烷酮；所述納米氧化鋁、凝膠劑、溶劑按照質(zhì)量比為(4～6):(90～94):(1～2)。

優(yōu)選地，納米氧化鋁漿料的粘度為180～220mpa.s。

為了更好的說明本發(fā)明實(shí)施例提供的納米氧化鋁的制備方法，下面通過實(shí)施例做進(jìn)一步的舉例說明。

實(shí)施例1

(1)、將鋁空氣電池產(chǎn)生的20g氫氧化鋁廢液中加入硝酸溶液中，用ph試紙檢測至溶液ph為5；

(2)、ph檢查合格后，抽濾清洗5次，得到7.56g氫氧化鋁；

(3)、將抽濾得到的產(chǎn)物制成固含量為45％的懸濁液，放入在噴霧干燥塔內(nèi)，控制流量為150ml/min，控制入塔溫度為550℃，出塔溫度為110℃，經(jīng)過噴霧干燥處理，將得到的氫氧化鋁進(jìn)行冷卻處理，冷卻后1100℃燒結(jié)2h，得到高純氧化鋁6.9g，經(jīng)計(jì)算，回收率達(dá)到91.3％。

實(shí)施例2

(1)、將鋁空氣電池產(chǎn)生的100g氫氧化鋁廢液加入硝酸溶液中，并加入水，用ph試紙檢測至溶液ph為6；

(2)、ph檢查合格后，抽濾清洗8次，得到53.1氫氧化鋁；

(3)、將抽濾得到的產(chǎn)物制成固含量為45％的懸濁液，放入在噴霧干燥塔內(nèi)，流量為150ml/min，控制入塔溫度為650℃，出塔溫度為140℃，經(jīng)過噴霧干燥處理，將得到的氫氧化鋁進(jìn)行冷卻處理，冷卻后1200℃燒結(jié)1h，得到高純氧化鋁48g，經(jīng)計(jì)算，回收率達(dá)到90.4％。

實(shí)施例3

(1)、將鋁空氣電池產(chǎn)生的20g氫氧化鋁廢液加入硝酸溶液，用ph試紙檢測至溶液ph為5；

(2)、ph檢查合格后，抽濾清洗6次，得到8.0g氫氧化鋁；

(3)、將抽濾得到的產(chǎn)物放入坩堝內(nèi)，于110℃中烘烤1h，冷卻至室溫后，繼續(xù)于坩堝內(nèi)600℃燒結(jié)2h，然后冷卻；冷卻至室溫后，又升溫至1100℃，燒結(jié)2h，將燒結(jié)得到的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至球磨罐中，按照質(zhì)量比為燒結(jié)產(chǎn)物：氧化鋯球磨珠＝1:1，球磨轉(zhuǎn)速為200r/min的速度球磨3h，得到高純度氧化鋁7.5g，經(jīng)過計(jì)算，回收率達(dá)到93.8％。

實(shí)施例4

(1)、將鋁空氣電池產(chǎn)生的100g氫氧化鋁廢液加入硝酸溶液中，用ph試紙檢測至溶液ph為6；

(2)、ph檢查合格后，抽濾清洗8次，得到39.8g氫氧化鋁；

(3)、將抽濾得到的產(chǎn)物放入坩堝內(nèi)，于120℃中烘烤1h，冷卻至室溫后，繼續(xù)于坩堝內(nèi)650℃燒結(jié)1.5h，然后冷卻；冷卻至室溫后，又升溫至1200℃，燒結(jié)1h，將燒結(jié)得到的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至球磨罐中，按照質(zhì)量比為燒結(jié)產(chǎn)物：氧化鋯球磨珠＝1:3，球磨轉(zhuǎn)速為400r/min的速度球磨1h，得到高純度氧化鋁36g，經(jīng)過計(jì)算，回收率達(dá)到90.5％。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。