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匯富納米氣相納米材料在勃姆石中的應用

文章來源：中化新網更新時間：2024-10-11 14:13:43

勃姆石(Boehmite)，又稱薄水鋁石、一水軟鋁石，化學式為γ-Al2O3·H2O或者γ -AlOOH，屬正交晶系。 γ -AlOOH是由許多AlO6八面體構成的，Al在八面體中央，О在八面體頂點，八面體通過共面形成雙鏈，再共頂點形成三維骨架結構。

　　勃姆石分為高結晶度勃姆石(薄水鋁石)和低結晶度勃姆石(擬薄水鋁石)。其中，高結晶具有層狀晶體結構,每一層都是由AlO6八面體組成。八面體的中心是由帶正電荷的Al3+形成的雙層結構所組成。八面體的頂點是由O2-以立方密堆積方式進行排列。層狀結構的表面含有大量羥基，層與層之間通過羥基間的氫鍵相連接，構成有序的層狀結構。其特點主要為晶化程度高、比表面積小、晶粒完整、晶體結構缺陷少、導熱系數高等。低結晶具有結晶不完全的片層水合氧化鋁,是一類觸變性凝膠，低結晶度的勃姆石的初晶尺寸小到4.5nm。其特點主要為分散性能好、零點電荷高、界面自由能、比表面大、較高孔隙率等。

　　由于其結構和特點的不同，高結晶度勃姆石多用于鋰電池隔膜涂層、阻燃劑等，低結晶度勃姆石多用于吸附材料、催化劑及載體等。勃姆石應用可分為制備氧化鋁的前驅材料、催化劑載體和鋰離子電池隔膜三大類別。

　　氧化鋁前驅材料方面，可通過調節制備工藝獲得多種不同形貌的勃姆石，通過煅燒進而制得不同形貌的氧化鋁，這些粉體材料分工不同，作用各異。一、粒度均勻的球形顆粒狀氧化鋁粉體是獲得致密陶瓷材料的優選原料。二、各種異性的棒狀、線狀或纖維狀的一維納米級氧化鋁粉體，具有比納米顆粒或納米薄膜更高的比表面積和長徑比，可增強陶瓷材料的韌性。三、核殼或空心微球形貌的氧化鋁粉體，具有獨特的空腔結構和大的比表面積，廣泛用作催化劑、藥物載體以及環境污染物吸附劑。

　　催化劑載體方面，因γ -AlOOH表面具有大量的羥基、較大的比表面積和孔體積，可以作為催化劑載體使用。

　　鋰離子電池隔膜方面，以勃姆石、氧化鋁為主的涂覆材料，可提高隔膜的耐熱性，增強隔膜的抗刺穿性，改善電池的倍率性能和循環性能，提升電芯的良品率，減少電池在使用過程中的自放電。

　　氣相二氧化硅在勃姆石中主要發揮提高勃姆石自由流動性，防止其團聚結塊作用，匯富納米研究人員對不同分散設備和分散條件下親水型氣相二氧化硅對勃姆石流動性影響進行了探究。

　　首先，在勃姆石中加入0.8%、1.2%、1.6%、2.0%和3.0%的親水型氣相二氧化硅HL-380，在滾軸混勻儀中以60轉速分散60分鐘，待完成分散后測試其安息角和崩潰角數據(表1)。分析數據可知，添加HL-380能有效增加勃姆石流動性，并隨著添加量的增加而增強，在使用滾軸混勻儀設備情況下，添加量需3%以上能達到較好的助流動效果。

表1

　　其次，在勃姆石中加入0.8%、1.2%、1.6%、2.0%和3.0%的親水型氣相二氧化硅HL-380，在三維高速分散機中以2000轉速分散5分鐘，待完成分散后測試其安息角和崩潰角數據(表2)。分析數據可知，添加HL-380能有效增加勃姆石流動性，如果使用三維高速分散機分散，添加量在1.6-2.0%之間可達到較好的助流動效果。

表2

　　氣相二氧化硅可有效增加勃姆石的自由流動性，減少粉體團聚結塊，但在選擇合適的添加量和合適的分散設備時需結合實際應用屬性，綜合成本因素具體考量。

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