溶胶凝胶法氧化铝分离膜制备工艺探讨
氧化铝纤维 溶胶凝胶法
氧化铝纤维溶胶凝胶法以氧化铝纤维溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常用的制备氧化铝纤维的方法。
溶胶凝胶法通过溶胶和凝胶两个步骤，将氧化铝纤维制备成所需的形态和结构。
本文将介绍氧化铝纤维溶胶凝胶法的原理、制备过程以及在材料科学中的应用。
一、氧化铝纤维溶胶凝胶法的原理溶胶凝胶法是一种基于溶胶-凝胶转化的制备方法。
所谓溶胶，指的是均匀分散的微米级颗粒或分子团；凝胶则是指溶胶在适当条件下形成的三维网络结构。
在溶胶凝胶法中，首先制备氧化铝的溶胶，然后通过控制溶胶的凝胶过程，使其形成纤维状结构。
二、氧化铝纤维溶胶凝胶法的制备过程1. 制备溶胶：将适量的氧化铝粉末加入有机溶剂中，并进行超声处理，使氧化铝颗粒均匀分散在溶剂中。
然后加入表面活性剂，调节溶胶的粘度和稳定性。
2. 凝胶过程：控制溶胶中颗粒的凝聚，使其形成纤维状结构。
可以通过调节溶胶的pH值、温度、浓度和溶胶的凝胶剂等条件来控制凝胶过程。
3. 凝胶成型：将凝胶体均匀地分散在模具或模板中，并进行干燥和烧结处理，最终得到氧化铝纤维。
三、氧化铝纤维溶胶凝胶法在材料科学中的应用1. 高温绝缘材料：氧化铝纤维具有优异的高温稳定性和绝缘性能，广泛应用于高温绝缘材料的制备。
2. 催化剂载体：氧化铝纤维的大比表面积和多孔性使其成为理想的催化剂载体，可用于制备高效催化剂。
3. 材料增强剂：氧化铝纤维可以作为增强剂加入到复合材料中，提高材料的力学性能和耐热性。
4. 生物医用材料：氧化铝纤维具有良好的生物相容性，可用于制备生物医用材料，如人工骨骼和人工关节等。
氧化铝纤维溶胶凝胶法是一种制备氧化铝纤维的常用方法。
通过控制溶胶的制备和凝胶过程，可以得到具有不同形态和结构的氧化铝纤维。
氧化铝纤维在高温绝缘材料、催化剂载体、材料增强剂和生物医用材料等领域有广泛的应用。
溶胶凝胶法的研究和应用对于材料科学的发展具有重要意义。
溶胶凝胶法制备氧化铝薄膜
溶胶凝胶法制备氧化铝薄膜
目前，制备氧化铝薄膜的方法很多，如化学气相沉积法、磁控溅射法、离子束溅射法、蒸发法和溶胶凝胶法等。
其中，溶胶凝胶法制备氧化铝薄膜是一种简单、经济、适用性广
的方法，逐渐成为制备氧化铝薄膜的主流方法之一。
溶胶凝胶法是一种能够从前驱体溶胶中制备出凝胶，并通过干燥、热处理等工艺，制
备出氧化物薄膜的方法。
溶胶凝胶法制备氧化铝薄膜的具体步骤如下：
1.准备前驱体：将氧化铝前驱体溶解于适当的溶剂中，制备成溶胶。
2.凝胶制备：通过水解缩合反应，使溶胶发生胶化反应，生成氧化铝凝胶。
3.涂覆基底：将制备好的氧化铝凝胶涂覆在基底上，以便形成均匀的氧化铝薄膜。
4.热处理：通过高温烧结、热退火等工艺，使氧化铝凝胶形成紧密均匀的氧化铝薄
膜。
利用溶胶凝胶法制备氧化铝薄膜，需要合适的前驱体和溶剂。
常用的前驱体有乙酸铝、乙酰丙酮铝、氯化铝等，常用的溶剂有水、正丙醇、异丙醇等。
在制备过程中，前驱体和
溶剂应配比适当，以确保溶胶的黏度和稳定性。
另外，制备过程中还需要控制溶胶的PH值、温度、干燥条件等参数，以实现制备氧化铝薄膜的控制性能。
总之，溶胶凝胶法制备氧化铝薄膜具有成本低、制备工艺简单、环境友好等优点。
与
其他制备方法相比，其制备出的氧化铝薄膜质量更加均匀，特别适用于制备大面积氧化铝
薄膜。
未来，溶胶凝胶法制备氧化铝薄膜将会在智能电子、新能源及环保等领域有更加广
泛的应用前景。
纳米氧化铝的制备及其应用研究
纳米氧化铝的制备及其应用研究随着科技不断发展，纳米材料已经成为研究的热点之一。
纳米氧化铝作为一种典型的纳米材料，其制备及应用也备受关注。
本文将探讨纳米氧化铝的制备及其应用研究现状。
一、纳米氧化铝的制备1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是纳米氧化铝制备的一种常见方法。
该方法是将溶胶和凝胶相互转化制备纳米材料。
溶胶是一种均匀的溶解液体，而凝胶则是静置后，具有凝固状态的胶状物。
溶胶的制备一般使用金属有机化合物或金属盐等作为原料。
通过加入催化剂、保护剂等辅助剂，可以调节物质反应和氧化过程的速度及方向，从而制得不同质量的氧化铝材料。
2. 水热法水热法是一种简单、易操作、易于扩大生产的制备纳米氧化铝方法。
该方法主要利用水在高温高压状态下具有很强的溶解性，可以将较难溶解的物质转化为可溶物质。
在水热条件下进行反应，可以制备出具有较高结晶度、均匀粒径分布的氧化铝纳米材料。
3. 气相沉积法气相沉积法是利用高温高压下气体分解反应制备纳米氧化铝的方法。
该方法通常是通过化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）获得所需的气体和沉积材料。
通过调节反应温度、气体浓度、反应时间等工艺参数，可以制备出具有不同尺寸和形态的氧化铝纳米材料。
二、纳米氧化铝的应用1. 电子材料纳米氧化铝具有优异的电学性能，如高介电常数、低损耗、高绝缘强度等。
因此，纳米氧化铝被广泛应用于电子材料领域。
例如，纳米氧化铝可用于制备压敏电阻、介电层等电子元件。
2. 光学材料纳米氧化铝材料在光学材料中也具有广泛应用。
通过控制纳米氧化铝的粒度，可以调节其光学性质，如透过率、反射率等。
此外，纳米氧化铝还可以作为光致变色材料、高光谱材料等。
3. 磁性材料在磁性材料领域，纳米氧化铝也具有一定的应用价值。
将纳米氧化铝与磁性材料复合，可以有效改善其性能，例如提高介电常数、阻抗等。
此外，纳米氧化铝还可以作为电磁屏蔽材料等。
4. 生物医药材料近年来，纳米氧化铝在生物医药领域也得到了广泛研究。
溶胶-凝胶法制备氧化铝绝缘薄膜及其电性能研究
体 集 成 电路 、 薄 膜混 合 集 成 电路 以及 一些 薄膜 化 器 件 中得 到 了 广 泛 的应 用 。然 而 要 得 到 优 质 可 靠 的元 器 件， 这 些 薄膜 应 具 备 以 下 要 求 口 ］ ： 外观光 滑、 均 匀、 致
密， 无 针孔 ； 漏 电 流小 ， 耐压强度 高； 物 理 化 学 性 能 稳 定 。氧化 铝薄 膜 由于具 有低 漏 电流 、 高击 穿 场 强 、 高化 学 稳 定性 、 耐高 温 、 耐 腐 蚀 等 优 良的物 理 化 学 性 质 ， 已
艺， 在 不 同衬底 上 制 备 了氧 化 铝 薄 膜． 通 过 ｘ 射 线 衍
射仪 （ ＸＲ Ｄ） 、 场 发 射 扫 描 电子 显 微 镜 （ Ｆ Ｅ Ｓ Ｅ Ｍ） 和 金 相
显微 镜 等手段 对 薄膜 的微 观 结构 和表 面形 貌 进行 了表
征 。结 果 表 明 ， 溶 胶一 凝 胶 法 制 得 的 薄 膜 为 无 定 形 结 构， 表 面均 匀、 致 密、 无 裂 纹 。通 过 对 薄 膜 电流 密度 与 电场和 时 间（ － ， 一 Ｅ 和‘ ， 一 ｔ ） 曲线 的测 量 ， 对 薄膜 的 电 学性
用。
将 ０ ． ０ ２ ｍｏ ｌ的异 丙 醇 铝 加 到 ５ ０ ｍＬ 乙二 醇 乙醚
中， 在７ ０ ￣８ ０ 。 Ｃ下搅 拌 ０ ． ５ ｈ ， 然后 滴 加 ０ ． ０ ２ ｍｏ ｌ 乙酰 丙酮 ， 继续搅拌 ０ ． ５ ｈ 。在搅 拌 条 件下 ， 将 １ ０ ｍＬ冰 醋
酸 滴加 到上 述 体 系 中 ， 搅拌 １ ｈ 。待胶 体 自然 冷 却 后 ，
采 用旋 转 涂 覆 工 艺 将 溶 胶 液 涂 覆 在 不 同 的 衬 底
上， 转 速为 ３ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ， 匀 胶 时 间为 ２ ０ ｓ 。将 制 得 的湿 膜在 管 式 炉 中， １ ５ ０ ℃ 干燥 １ ０ ｍｉ ｎ ， ４ ５ ０ ℃ 热 处 理 １ ０ ｍｉ ｎ ， 去 除水 分和 大 部 分 有机 物 ， 获得 凝 胶 膜 。然 后
溶胶—凝胶法在碳化硅表面浸涂氧化铝薄膜的研究
Ⅵ８ Ｃ Ｖ ＮＵｌ Ｆ （ｎｌ ｌＢ￣ ｓ ｃ ０ ｌ １
图 ３ Ｅ Ｃ Ｃ的 ｍ 图谱 ＡＡ
Ｅ Ｃ Ｃ， Ａ Ａ 则得 不到 透 明溶液 ， 加水进 行 水解 和 缩 聚 反应 后 也 得 不 到 透 明 溶 胶 ， 非 引 人 大 量 的 除 ＣＨＯ 但 当 Ｅ Ｃ Ｃ 和 ｃＨＯ 同 时 和 Ａ ７Ｈ ＡＡ ７Ｈ ｌ
涩 Ｉ
＿＿＿ ＿＿＿ ＿＿一 ＿＿ ＿＿ 鱼 ＿－ ｌ － －
ｌ魁台溶液 ｌ
磁 『 搅 拌 （ １） ３／
愈重视。 目前， 该法除 了用于玻璃制备以外， 已广
泛用 于 超 导 材 料 、 电子 陶 瓷 、 机 一无 机 复 合 材 有
豳 老
ｌ 化
—固
料、 陶瓷超细粉、 晶态及非晶态薄膜及涂层各个领 域ｌ 。本文用溶胶 一 ｌ “Ｊ 凝胶法在 Ｓ ｉ Ｃ表面浸涂一 层厚约 １ｍ的多晶 Ａ２］ 以提高 Ｓ ／ ＊ ｌ 膜， ０ ｉ Ｃ材料的 抗高温氧化性能。
ｑ 薄膜 碳化硅
１ 前 言
溶胶 一 凝胶法是本世 纪 ７ 年代 以来在材料 Ｏ 科学 中发展非常迅速的材料合成方法之一。最初 溶胶 一 凝胶法主要用来制备玻璃 ， 由于它具备 但 其它方 法所不 可 比拟 的优 点 ， 以很 快 得 到 化学 所
家及材 料科学 家 的极 大关 注 ， 对它 的研 究 亦 愈来
稳定 ， 以被螯合 的铝 醇盐 不 会很 快 水解 而 形成 所
沉淀 ， 有利于制备稳定透明溶胶。
３２ 浸涂 液在 热处理 过程 中的物 理 一 学 变化 化
（ ７ ）混合 ， ｃＨＯ 则结果与上述相反 ， 管 ｃＨ Ｏ 尽 ３７ Ｈ 量较少（ 倍于 Ａ（ｚ ））但仍 可获得透 明溶 ５ ＩＣＨ０ ， 液． 将这种溶液加水进行水解和缩聚反应后， 则可
氧化铝薄膜的制备与表征
氧化铝薄膜的制备与表征氧化铝（Al2O3）是一种重要的无机氧化物材料，它不仅在工业生产中有广泛应用，而且在科学研究领域也发挥着重要作用。
在各种氧化物中，氧化铝薄膜由于其机械强度高、绝缘性能优异、化学稳定性好等特点而备受关注。
因此，探索高质量氧化铝薄膜的制备方法和表征技术具有重要意义。
氧化铝薄膜的制备方法目前，制备氧化铝薄膜的方法主要包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法（sol-gel）、电化学沉积（ECD）等。
PVD方法是将金属铝用激光、电子束等方式加热，使其蒸发并沉积在固体基底表面上后，用氧气等高能粒子轰击其表面，使其形成氧化物。
该方法获得氧化铝晶体薄膜具有良好的结晶性和致密性，但需要高成本的设备和高真空环境。
CVD方法是将有机铝化合物挥发加热，使其与空气中的氧气反应，然后在基底表面上反应成固态氧化铝。
该方法具有较高的化学成分均匀性和较高的纯度，但需要较高的反应温度，反应物有毒性，容易导致膜的致密性和结晶性不足。
溶胶-凝胶法是将金属铝盐或有机铝化合物与有机醇等混合物制备成溶胶，然后沉积在固体基底上，在高温下热处理而成。
该方法具有较低的成本、易于控制薄膜厚度和形状，但需要较长时间的热处理和加热过程，且存在较多的溶胶聚合现象。
ECD方法是将铝基底电极置于含有氧化铝材料的电解质溶液中，使其在电位差的作用下，通过氧化还原反应形成薄膜。
该方法成本低、易于操作、反应条件温和，但膜厚较小，需多次电化学循环来增加膜厚度。
因此，制备氧化铝薄膜的方法各有优缺点，需要根据实际应用需求和条件选择适合的方法。
氧化铝薄膜的表征技术对于氧化铝薄膜的表征技术，目前主要有X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）等技术。
XRD技术可以用于确定氧化铝薄膜中晶体结构和晶粒尺寸大小，同时还可以用来分析杂质和缺陷等。
SEM技术可以用于分析氧化铝薄膜的表面形貌、粒度和分布等信息。
溶胶-凝胶法制备氧化铝薄膜
溶胶_凝胶法制备氧化铝系复合膜的研究进展
第 ３９ 卷 第 １ 期 ２００６ 年 ２ 月
江苏陶瓷 Ｊｉａｎｇｓｕ Ｃｅｒａｍｉｃｓ０６ ７
溶胶－ 凝胶法制备氧化铝系复合膜的研究进展
田秀淑 １， 吕臣敬 １， 王黔平 ２， ３ （ １．石家庄铁道学院， 石家庄 ０５００４３； ２．中国矿业大学， 北京 １０００８３； ３．河北理工大学， 唐山 ０６３０００）
２．３ ＴｉＯ２－ Ａｌ２Ｏ３ 无机膜［２０～２５］ 徐晓虹等人将一定量的钛酸四丁脂溶解于适量
的乙醇中， 然后将混合溶液注入到已加入蒸馏水的 Ａｌ２Ｏ３ 溶胶中， 然后迅速加入 ＨＮＯ３。并搅拌 ５ ｈ 以上。 ｐＨ 值大约控制在 ２ 以下， ５０ ℃加热， 在搅拌 ３ ｈ 后将 溶胶置于超声波中进行超声处理 ０．５ ｈ 可以制 得 稳 定的溶胶， 实验发现 ＴｉＯ２ 的加入可以提高复合薄膜 的光催化性能。这一现象可能与 ＴｉＯ２ 的光催化机理 有关。
纳米金属－ 陶瓷复合薄膜在光学、热学、力学、电 磁学、催化剂等领域具有潜在的应用前景， 其中， 金－
８ 江苏陶瓷 Ｊｉａｎｇｓｕ Ｃｅｒａｍｉｃｓ
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随着羟基的生成 ， 进一步发生聚合反应 。 聚合反应有脱水
聚合反应 ：
Ａ （ ， ７ ） ０ ＋Ａ （ ｙ； ） ＯＨ — Ｉ Ｙ ０ ２ Ｈ） Ｉ Ｉ ２ ） Ｃ Ｉ （ Ｃ， Ｏ （ ——
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中 国 陶瓷 工 业 ２０ ０ ７年 １ Ｏ月 第 １ 第 ５期 ４卷
ＣＨＩ ＮＡ ＲＡＭＩ Ｉ ＣＥ Ｃ ＮＤＵＳＴＲ Ｙ ｏｃ ． ０ ７ Ｖｏ ． ４ ＮＯ ５ ｔ２ ０ １１ ． ．
文 章 编号 ：０ ６ ２７ （０ ７０ — ０ ０ １０ — ８ ４ ２０ ）５ ０ １— ４ １
异丙醇铝 ： ２ 含量 ／２ ．％、 ＡＩ ０。 ＞ ４７ （ 化学纯 ．纯度 大于 ９ ％， ８ 上海化学试剂一厂） 。无水 乙醇 、 盐酸 ， 均为市售分析纯 。多孔 陶瓷载体 ： 委托有关单位研制加工 ， 其孔径分布见图 ｌ 。
铝， 加完后回流搅拌 ， 全部时间为 ｌ ， ｈ形成勃姆石沉淀。再升 温至 ９ ．ｔ，在搅拌条件下敞 口蒸发至产生 的异丙醇完全挥 ２＇ ５２
反应 ， 生成勃姆 石（ 一 １ Ｏ 沉 淀 ， Ａ Ｏ Ｈ） 再经胶溶 剂胶溶 即可获 得勃姆石溶胶 。
些新 的陶 瓷膜材料 制备工艺 ， 使得晶粒细 小 、 孔径 均匀 、 质
量可靠的高性能陶瓷膜 的制 备成为 可能 。同时微孔氧化铝分 离膜可通过其表面的适 当改性 ，从而制 备出在高温下对某种 气体有选择渗透性的分离膜或集分离 与催化 功能 于一体 的新
２３勃姆 石 溶 胶 制 备 的 基 本 原 理 ．
材料。它的出现与迅速应用 ，一方面是 由于膜分离过程在高 温、 腐蚀性环境的实 际需要 ； 另一方 面是 南于近年来发展起 了
一
勃姆 石溶胶 制备的基本原理是使用 易水解的铝 金属化合 物（ 无机盐 或金属醇 盐 ， 实验 用异丙醇 铝） 为前驱体 与水 本 做
发后 ， 逐滴加人一定量胶 溶剂（ 已配好的酸溶液）同时加少量 ， 已处 理好的聚乙烯醇 （ＶＡ ， Ｐ ）使沉淀 物重新分散 ， 后使溶液 最
收稿 日期 ：０７０＿７ ２０— ４ １ 基金项 目： 抚顺市科学技术项 目（ 编号 ：０２２３ ２０００ ）
通讯联系人 ： 孙彩兰 ， ， — ｉ： ｌ １２ ＠１ ３ｃｎ 女 Ｅ ｍａｌｓ ａ ０ ６ ６ ． ｃｎ ｏ
型膜 。
用异丙醇铝为前驱体制备勃姆石溶胶的水解反应为 ：
ＡＩ ￣Ｉ Ｈ２ ＿ （ ７ Ｃ． ０） （ —— （ ７ ２（ ） Ａｌ Ｃ ０） ０Ｈ） Ｈ７ ＋Ｃ３ ０Ｈ—
ＡＩ ． ； ｄ Ｈ ２ Ｈ ０ （ ￣ Ｏ） Ｏ ） Ｃ Ｉ ＋Ｇ ７ Ｈ
氧化铝膜的制 备方法主要有固态粒子烧结法 、阳极氧化 法、 化学气相沉积法 、 溶胶一凝胶法等。 由于溶胶 一凝胶法能 在 低温 （ ４０ ６０ 下 操作 ， 约 ０ ～ ０℃） 且其制 备的无机膜 孔径ｄ ｑＬ 径分布窄 ，因此溶胶 一 凝胶法被普遍认为是制备无机 陶瓷膜 的首选方法 。 目 前合成无机 分离膜 存在着成本高 、 易开裂 、 合成时间长 、 凝胶干燥 的周期较长 等问题 ， 无法有效投入应用
间等制备条件对 Ａ： ｌ 膜微观 结构的影响。研 究结果表 明 ， ｏ 选择 用 ＨＣ 作 为胶 溶剂 ， 节溶液 ｐ １ 调 Ｈ值 为 ２ ￣ ．、 ． ３ 水与 乙 Ｏ ５
醇体积量 比为 １： 、 １ 水解温度为 ８ ～８ ￣ ０ ５Ｇ左右。通过预处理 ， 合成 时间缩短 ， ６ ｈ左右 ， 以制得微观结构性 能比 为 ～８ 可
较好 的 ： ３ 。 ｏ 膜
关键词 溶胶 一凝胶法 ， 氧化铝膜 ， 制备 中图分 类号 ：Ｑ１ ４７ 文献标识码 ： Ｔ ７ －５ Ａ
２２原料和载体的预处理 ．
Ｉ 前 言
氧化铝是近年来国内外研究较 为广泛的一种无机分离膜
将 已磨 细 的异 丙 醇 铝 用 无 水 乙醇 在 ５℃ 条件 下 浸泡 ０ １ｈ ２ 。陶瓷载体经过酸 、 、 馏水和超声波清洗干净。 碱 蒸
溶胶 凝 胶 法 氧化 铝 分 离膜 制备 工 艺 探讨
孙 彩兰 张建 中
பைடு நூலகம்
（ 顺 职业技 术 学 院化 工 系，１ ０ ６ 抚 １３０）
摘 要 以异丙醇铝 为主要原料 ， 将原料 子处理后 ， 用溶胶 一凝胶 法制备 Ａ： 膜 ， ｌ ｏ， 考察胶溶 剂的种类和 用量、 水解温度 、 回流时
（ ７ Ａ 一 一 Ｊ （ ７） Ｈ２ Ｃ ０） Ｉ０ Ａ 一Ｃ ０ ２ ０ ＋
和脱醇聚合反应 ：
ｍ （ ａ７ ２０Ｈ） ｃ． ０） （ ＋ＡＩ ，Ｉ ３ （ ｙ７ — Ｃ． ０） — — ＋
（Ⅲ ７ ） Ｃ Ｏ ＡＩ ０ Ａ 一 Ｃ ７ ） Ｃ￣ ７ Ｈ 一 一 Ｊ（ ０ ． Ｏ Ｉ
水解反应和聚合反应 同时作 用 ，使得 异丙醇铝 的水溶液 转变为勃姆石沉淀 ， 再经胶溶剂溶胶形成勃姆石溶胶 ， 胶粒主
要成分为 一 ００ 。 Ａ１ Ｈ嘲
２４ 氧化 铝 陶瓷 膜 的制 备 ．
２ 实 验
２１ 材 料 ．
将蒸 馏水和 乙醇 １ １ ： 混合液加热 到一定温 度 （８℃ ） ＞０ ， 在高速搅拌下 ，分 次绥 熳加 入已磨细 的并 予处理后的异丙醇
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２０ ０ ７年第 ５期
中 国 陶 瓷 工 业
１ ２
将 异丙醇铝分别在无水 乙醇中溶解一定 时间 ，按上述制备方
法制 备勃母石凝胶 ， 结果如表 ｌ 。
表 １ 原 料 处 理 方 式 对 合 成 凝 胶 的 影 响
Ｔ ｂ １ Ｔｈ ｆ ｅｎ ｅ ｏ ｔ ｒ Ｉ ｒ ａ ｍｅ ｔｏ ｈ ａ ． ｅ ｆ ｌ ｃ ｆｍａ ｅ ｉ ｅ ｔ ｎ ｎ ｔ ｅ ｎ ｕ ａ ｔ