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什么是气相氧化铝？

气相氧化铝是利用AlCl₃气体在氢氧焰中燃烧，经高温水解而生成的一种蓬松的白色粉末，原生粒径在7～40nm之间，粒子之间不是孤立存在，而是团聚成几百纳米大小的软团聚“颗粒”，也就是所说的“附聚体”。

图片来源：广州汇富

01.气相氧化铝在这些领域很“管用”

气相法合成的氧化铝具有颗粒细、纯度高、良好的分散性以及表面带正电性的特性，广泛应用于锂电、荧光节能灯、粉末涂料、相片打印纸、有机调色剂、化学抛光、电子工业以及催化工业等领域，是一种重要的无机化工原料。

锂电领域

应用于锂电池隔膜材料，提高耐高温性和安全性；也可用于锂电池正极，提高导电性和可逆放电电容；用于负极包覆，提高耐温和安全性。

喷墨打印领域

气相氧化铝由于颗粒细小，比表面积高，具有很高的孔隙结构，对水性油墨的吸收速度快，吸墨量高使打印颜色饱满，图像层次感好。其表面带正电性，不仅能提高其在水中的分散，在打印图像时还能与水性油墨中的负电性染料很好地结合在一起，提高了墨水的固着力，从而保证了图像的质量。

粉末涂料领域

气相氧化铝用于粉末涂料可防止涂料结块，增加粉末涂料的流动性，提高上粉率，提升涂料耐磨性能。在卷钢涂料中，还可做为热和辐射的保护剂。由于它带有正电荷，气相氧化铝可以使无法摩擦起电的产品带上摩擦静电荷，极其适合于静电摩擦法施工。

照明领域

气相氧化铝作为荧光粉层无机粘结剂。荧光粉相互之间以及和玻璃表面的粘合性较差，容易产生脱粉问题，因此在荧光粉料浆中添加2%~5%的气相法氧化铝作为无机粘结剂，可以明显的增强荧光粉相互之间以及和灯管之间的粘结力，避免荧光粉的脱落。

气相氧化铝作为汞扩散的阻挡层。氧化铝在灯管内侧作为有效的汞阻挡层，可将所需的有毒重金属用量减少，同时延长灯的使用寿命。

气相氧化铝作为选择性紫外线反射材料。氧化铝粉末呈白色不透明状，光在氧化铝表面上会发生光散射现象。荧光灯管内侧的氧化铝保护膜对于可见光近乎透明，但却会反射透过荧光粉层的紫外光，使其继续激发荧光粉发光，提高了荧光灯的发光效率。

催化领域

在化学催化方面，气相氧化铝粒径小，表面所占的体积分数大，表面原子配位不全等导致表面活性位置增加，而且随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形成了凸凹不平的原子台阶，增加了化学反应的接触面，可用作尾气净化、催化燃烧、石油炼制、加氢脱酸、高分子合成等理想的催化剂或催化剂载体。

微电子、电子和信息领域

气相氧化铝由于具有巨大的表面和界面，对外界湿度变化敏感，而且稳定性高，是理想的湿敏传感器和湿电温度计材料。同时，它还具有良好的电绝缘性、化学耐久性、耐热性、抗辐射能力强、介电常数高、表面平整均匀，可用作半导体材料和大规模集成电路的衬底材料。

陶瓷领域

在陶瓷领域，添加气相氧化铝可以改善陶瓷材料的多种性质。例如:添加到粗晶粉体中，可以提高氧化铝陶瓷的致密度和耐冷热疲劳性能。在其它陶瓷基体中，力学性能可成倍提高。

复合材料领域

气相氧化铝可以在复合材料中作为结构材料的弥散相，增强基体材料的强度、刚度等性能。例如我国在制备铝合金时，加入气相纳米氧化铝粒子，使铝的强度得到很大改善。同时，作为复合材料，在人体正常生理条件下不腐蚀，与机体组织的结构相容性较好，且强度高，摩擦系数小，磨损率低，因而在医学中有广泛的应用，可制成承力的人工骨、关节修复体、牙根种植体、折骨夹板与内固定器件等;还可用于颌面骨缺损重建、五官矫形与修复及牙齿美容等方面。将气相纳米氧化铝粒子喷涂在塑料、玻璃、漆料及硬质合金的表面上作为表面防护涂层材料，可提高表面强度、耐磨性和耐腐蚀性，且有防污、防尘、防水等功能。

保温隔热领域

气相氧化铝基轻质隔热材料是指以气相氧化铝为主要原料，通过在材料成型或高温烧结过程中，使其内部形成大量彼此连通或闭合的孔洞，由于其有较高气孔率因而具有较低的导热系数，再加上气相氧化铝固有的耐高温，抗腐蚀，较高的化学稳定性等特点，因而在保温隔热领域中有着广泛的应用前景。

这么棒的材料是咋做出来的？

合成原理

气相法合成氧化铝Al₂O₃所用的主要原料是氯化铝，氯化铝的蒸气或溶于非极性溶剂中或处于熔融状态时，都以共价的二聚分子Al₂Cl₆形式存在，在空气中极易吸收水分并部分水解放出氯化氢而形成酸雾。因此，合成气相氧化铝时首先把氯化铝AlCl₃加热使其升华变成气体，然后在氢氧焰中高温水解，生成原生粒子，经碰撞聚集后形成聚集体，聚集体与高温水解生成的废气一起进入高效分离器进行气固分离，然后进入解吸塔脱除HCl气体，解吸后的氧化铝即为成品，就可以进入料仓进行包装。气相法合成氧化铝的方程式可表述为下式：

AlCl₃(固体)→AlCl₃(气体)

2AlCl₃(气体)＋3H₂＋1.5O₂→Al₂O₃＋6HCl

合成工艺

气相法合成氧化铝的工艺过程包括以下工序：氯化铝AlCl₃的升华、反应前各反应物的预处理、合成炉中燃烧水解、聚集、气固分离、HCl的解吸、包装、废气处理。

合成工艺流程

在整个工艺中，气固分离与HCl的解吸工序是气相法氧化铝生产工艺中最重要的步骤。

气固分离是利用高效分离器分离从聚集器出来的氧化铝和废气的过程，气固分离的效果与高效分离器本身的结构以及控制分离器内部的气固相、气相平衡这些操作工艺有很大的关系。因此，生产过程的工艺操控的效率直接影响产品的收率，没有分离出来的氧化铝将随废气一道进入废气处理系统，不但导致产品收率降低，而且还会造成废气处理系统的严重堵塞。

经过气固分离后的氧化铝送入解吸塔脱除氯化氢气体，在解吸过程中通入少量水蒸汽有利于氯化氢的解吸，采取电加热保证解吸时的温度，经解吸后的氧化铝pH测量值在4.5~5.5之间才算合格。

总之，气相氧化铝作为一种重要的功能材料，具有广阔的应用前景和发展潜力。9月27日，中国粉体网将在江苏·扬州举办2024全国高纯氧化铝粉体制备技术及应用交流大会。我们邀请到广州汇富研究院有限公司研究院副院长段先健博士出席本次大会并作题为《气相法氧化铝的制备及其应用》的报告。

（中国粉体网编辑整理/山川）

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