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《东北大学》 2008年
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低温燃烧合成法制备纳米氧化铝的研究

李斌川  
【摘要】: 纳米Al203是目前世界上使用量最大的超细粉体。低温燃烧合成法有着工艺简单、操作可靠、生产效率高、产品质量好等优点,最有可能实现纳米Al203的规模化工业生产。本文以工业氢氧化铝为原料制备硝酸铝,冷却结晶法进行硝酸铝晶体的提纯,以自制高纯硝酸铝低温燃烧合成制备纳米a-Al2O3粉体,并在此基础上制备了光催化用纳米Al2O3-TiO2复合粉体。本文还根据第一原理对粉体电子结构做了研究,从量子力学的角度对粉体性质做了解释。最后针对纳米粉体低温燃烧合成工艺要求,设计开发了多温区电加热炉的温度控制系统。 氢氧化铝浸出实验结果表明,常压浸出最佳条件:氢氧化铝100g,温度100℃,时间4h,硝酸用量100ml,硝酸浓度43%,浸出率47%;高压浸出最佳条件:氢氧化铝100g,温度160℃,时间60min,硝酸用量240ml,硝酸浓度22-43%,浸出率98.5%。硝酸铝溶液结晶实验结果表明,结晶最佳条件:温度22℃,溶液密度1.54g/ml,晶种添加量3%,时间90min,结晶率为85.0%,晶体烘干温度40-50℃,烘干时间30min-60min,晶体中的杂质(Fe、Si)含量符合产品质量要求。 以尿素为燃料制备纳米a-Al2O3粉体,马弗炉加热工艺条件:硝酸铝和尿素的摩尔比1:2.5,点火温度750℃,产物大部分为片状,部分为类球状,粒径40nm-80nm;微波炉加热工艺条件为:硝酸铝和尿素的摩尔比1:2.5,加热功率900W,产物大部分为片状,部分为类球状,粒径10-80nm。 以尿素和柠檬酸为燃料制备纳米Al2O3-TiO2复合粉体,最佳工艺条件:TiO(NO3)2与柠檬酸的摩尔比9:15,硝酸铝与尿素的摩尔比1:2,点火温度600℃,产物为锐钛矿相,粒径5~10nm。TG-DTA及XRD分析结果表明,铝掺杂能降低锐钛矿相形成温度而提高向金红石相的转变温度,并抑制Ti02晶粒的长大。UV-Visible吸收光谱检测和甲基橙降解实验证明,复合粉体光催化性能有所改善,Al掺杂量为10%时粉体光催化性能最好。 建立了α-Al2O3、锐钛矿相Ti02及复合粉体的晶体结构模型,采用平面波赝势(PWPP)方法执行密度泛函(DFT)计算,分析了晶体能带结构、态密度和布居数。分析结果表明,Al原子3s和3p轨道上的电子虽然对晶体的价带和导带贡献不大,却诱使导带发生较大程度下移,禁带宽度减小,理论预测可以发生红移,理论计算与实验结果相符。 针对纳米粉体制备过程的特点,设计了可用于多温区电加热炉的温度控制系统。该温控系统是以西门子公司的S7-200可编程序控制器为核心的下位机和以PC机为核心的上位机构成的集散式控制系统,并开发了应用于纳米粉体生产过程实时监控管理软件。 在自制的长1.5m,宽0.9m,高0.8m,加热体功率为9kw的小型隧道窑式反应炉进行了温控系统的软硬件测试。结果表明,经过一次超调后系统便可进入稳定状态,控温结果符合要求令人满意。本温控系统硬件简单、软件功能丰富、控温精度高、性能稳定,具有较高的实用价值。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB383.1

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹红红,黄海波,陈强;对锐钛矿相TiO_2的第一原理计算[J];北京航空航天大学学报;2005年02期
2 张立德;;我国纳米材料技术应用的现状和产业化的机遇[J];材料导报;2001年07期
3 翟秀静,符岩,暴永生,刘忠文;燃烧合成技术制备α-Al_2O_3纳米粉[J];东北大学学报;2002年09期
4 冯琳,袁连山,褚莹;反胶束法制备纳米微粒[J];东北师大学报(自然科学版);1999年03期
5 付川,陈书鸿,傅杨武,胡杰;Fe(III)掺杂对TiO_2光催化活性的影响机理[J];重庆大学学报(自然科学版);2005年08期
6 李芳宇,刘维平;纳米粉体制备方法及其应用前景[J];中国粉体技术;2000年05期
7 唐海红,焦淑红,杨红菊,张爱贤;纳米氧化铝的制备及应用[J];中国粉体技术;2002年06期
8 朱顺官,孟庆江,牟景艳;溶液燃烧法制备纳米Al_2O_3[J];中国粉体技术;2005年02期
9 王彩华;;纳米氧化铝粉末制备方法概述[J];阜阳师范学院学报(自然科学版);2006年03期
10 陈龙武,甘礼华,岳天仪,周恩绚;微乳液反应法制备氧化铝(含水)超细微粒[J];高等学校化学学报;1995年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 张峻颖;时滞对象的控制方法研究及其在电加热器温控系统中的应用[D];浙江工业大学;2003年
2 张岳荣;热工自动控制系统PID参数的优化整定及其应用研究[D];南京理工大学;2002年
3 曹刚;PID控制器参数整定方法及其应用研究[D];浙江大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李大成,周大利,刘恒,陈朝珍,张萍;超微粉体的制备(五)[J];四川有色金属;2000年02期
2 周炯亮,屈芳升;智能温度与湿度单片机测控系统[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2005年05期
3 李园;关宏伟;;液位控制实验教学系统[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2009年02期
4 李园;关宏伟;;基于VIGOR的交通灯控制系统[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2009年03期
5 张斌;翟智勇;曾祥学;;电力系统谐波的检测和抑制技术[J];安徽电力;2005年02期
6 吴正翠,邵明望,孙益民;微波辐照下聚苯乙烯/银核壳复合粒子的制备[J];安徽化工;2001年05期
7 徐科,孙晓娟;微波辐照法处理炼油厂“三泥”水相[J];安徽化工;2004年05期
8 刘源;纪建伟;;一种灭菌新装置的设计及初步试验[J];安徽农业科学;2008年17期
9 杨铭;余林;江道冠;梁志坚;梁绍鉴;陈润升;黎彧;;微波联合大孔树脂提取腊梅花中总黄酮的研究[J];安徽农业科学;2008年25期
10 韩俊凤;贾林艳;;落叶松中二氢槲皮素提取新工艺研究[J];安徽农业科学;2009年24期
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1 蔡鹏瑶;黄光群;韩鲁佳;;基于热重分析的生物质热解动力学研究进展[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 龚兴建;陆凯;;三防多功能绿色面料开发[A];2005现代服装纺织高科技发展研讨会论文集[C];2005年
3 高惠;杨俊玲;;纳米SiO_2的制备方法及应用[A];第八届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2008年
4 白世河;潘伟;张兴祥;;超细α—Al_O_3前躯体干燥过程中的防团聚[A];第八届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2008年
5 展义臻;韩文忠;赵雪;王炜;;相变调温纺织品的热性能测试方法与指标[A];铜牛杯第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2009年
6 陈津;潘小娟;赵晶;张猛;;含碳碳酸锰矿粉与含碳氧化锰矿粉微波加热特性对比研究[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
7 王恩过;丘小玲;;微波水热法制备的YVO_4:Eu~(3+)材料的发光性能研究[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
8 戴曜泽;曾葆青;汪仁波;胡鹏;;矩形槽波导谐振腔微波化学反应器的仿真优化[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
9 智苏朋;黄启先;;金属屏蔽热电偶在强微波场中的测温应用[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
10 岳鹏翔;谢鑫陟;高学玲;;速溶茶提制技术研究进展及发展趋势[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
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1 高传慧;碱式硫酸镁晶须的合成及表面改性研究[D];中国海洋大学;2010年
2 吕当振;O_2/CO_2燃烧方式下煤中S析出行为及其与Ca相互作用机制研究[D];华中科技大学;2010年
3 夏洪应;微波加热典型物料制备高比表面积活性炭及演变机制[D];昆明理工大学;2009年
4 黄芳;高镁磷尾矿回收利用磷、镁的应用基础研究[D];昆明理工大学;2010年
5 陈云;活性炭及其改性催化剂应用于碘化氢分解的性能及机理研究[D];浙江大学;2010年
6 严亚;碳纳米管基复合物的制备及其光催化和电催化性质研究[D];华东理工大学;2011年
7 李勇;低品位氧化铅锌矿硫化—浮选工艺及理论研究[D];昆明理工大学;2009年
8 刘秉国;弱吸波物料的微波煅烧新工艺及理论研究[D];昆明理工大学;2010年
9 杨坤彬;物理活化法制备椰壳基活性炭及其孔结构演变[D];昆明理工大学;2010年
10 祝琳华;新型NZP族催化剂载体材料的合成及应用研究[D];昆明理工大学;2010年
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1 朱孔远;生物质与煤共热解实验研究[D];河南理工大学;2010年
2 贾红;氧化物半导体的湿化学法制备[D];浙江理工大学;2010年
3 吕勇松;基于补偿的模糊神经网络电阻炉控制系统设计与实现[D];浙江理工大学;2010年
4 蓝岚;船用汽轮机汽封压力控制及仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 从静;电力电子装置故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李强;水合肼液相还原法制备纳米铜粉的研究[D];大连理工大学;2010年
7 李国林;PID控制器参数整定技术研究与优化设计[D];大连理工大学;2010年
8 李智超;基于软开关技术的分布式电源系统设计[D];大连理工大学;2010年
9 梁春娜;鸡蛋壳为原料制备醋酸钙的工艺研究[D];甘肃农业大学;2010年
10 钟炳伟;Cd(ll)、Zn(ll)离子以及PFOS、PFOA在金红石(110)面上化学吸附的密度泛函研究[D];中国海洋大学;2010年
【二级参考文献】
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1 胡芳仁,葛昌纯;钛酸钡陶瓷粉末的低温燃烧合成[J];北京科技大学学报;2001年04期
2 尹峰,林瑞峰,林原,肖绪瑞;TiO_2表面电子结构及其光催化活性[J];催化学报;1999年03期
3 沈伟韧,贺飞,赵文宽,方佑龄;超临界干燥法制备TiO_2气凝胶[J];催化学报;1999年03期
4 苏文悦,陈亦琳,付贤智,魏可镁;SO_4~2/TiO_2固体酸催化剂的酸强度及光催化性能[J];催化学报;2001年02期
5 吴季怀,林煜,黄妙良,林建明,黄昀昉,殷澍,佐藤次雄;层状纳米光催化复合材料HNb WO_6/Pt的合成及性质[J];催化学报;2001年02期
6 孙奉玉,吴鸣,李文钊,李新勇,顾婉贞,王复东;二氧化钛表面光学特性与光催化活性的关系[J];催化学报;1998年02期
7 杨咏来,宁桂玲,吕秉玲;液相法制备纳米粉体时防团聚方法概述[J];材料导报;1998年02期
8 张立德;;我国纳米材料技术应用的现状和产业化的机遇[J];材料导报;2001年07期
9 张剑光,张明福,韩杰才,赫晓东;新型燃烧合成方法制备α-Fe_2O_3纳米晶[J];材料工程;2001年07期
10 刘珍,梁伟,许并社,市野濑英喜;纳米材料制备方法及其研究进展[J];材料科学与工艺;2000年03期
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1 耀星;我国纳米复合粉体应用技术获重要突破[J];粉末冶金工业;2000年06期
2 张萍;王焕英;殷春英;董敬华;武戈;;纳米ZrO_2(Al_2O_3)复合陶瓷的制备研究[J];中国陶瓷;2007年10期
3 王焕英;张萍;周晓霞;吕海燕;张兆志;殷春英;陈萍;武戈;;纳米ZrO_2(CaO)复合粉体的制备研究[J];人工晶体学报;2007年03期
4 郑敏,廖霞,周月;新型紫外线屏蔽整理剂Nano-SUV的研制及其在棉织物上的应用[J];印染助剂;2005年03期
5 陈志宏;纳米氧化锌的进展——记山西丰海纳米科技有限公司2002年专家年会[J];橡胶工业;2002年04期
6 宿新泰,燕青芝,葛昌纯;低温燃烧合成超细陶瓷微粉的最新研究[J];化学进展;2005年03期
7 ;低温燃烧合成节能型纳米黑色陶瓷颜料[J];企业科技与发展;2009年17期
8 李亚利,梁勇,郑丰,肖克沈,胡壮麒;热处理过程中纳米非晶Si-N-C粉的晶化及微结构变化研究[J];无机材料学报;1996年01期
9 祖庸,任莉;超微细粉体TiO_2的性能及应用[J];钛工业进展;1996年05期
10 ;信息与动态[J];工具技术;2000年11期
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1 毛健;赵立涛;程鹏;李华峰;陈国需;;纳米La_2O_3或CeO_2添加对TiO_2-SiO_2润滑添加剂磨擦修复特性的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
2 张景红;金德镇;江忠浩;许乐;刘先黎;;人工影响天气纳米碘化银铜复合粉体催化剂结构特征研究[A];第28届中国气象学会年会——S9大气物理学与大气环境[C];2011年
3 曹艳平;郑修鹏;李博;冯西桥;;测量微/纳米纤维弹性模量的屈曲方法[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
4 肖旭贤;黄可龙;杨珉;何琼琼;;季铵盐纳米磁粒杀菌剂的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
5 田惠文;李伟华;侯保荣;;纳米SiO_2改性环氧涂层电化学阻抗谱研究[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第三卷)[C];2010年
6 徐舒涛;张维萍;李新;刘宪春;韩秀文;包信和;;甲醇在一维纳米限域体系扩散动力学的HP ~(129)Xe NMR研究[A];第十六届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2010年
7 周涛;贺贝贝;江涵;王宁;;化学沉淀法制备纳米CeO_2的工艺研究[A];中国颗粒学会超微颗粒专业委员会第五届年会暨海峡两岸纳米颗粒学术研讨会论文集[C];2007年
8 陈旭;黄瑜;李亮;;聚吡咯纳米回形针的合成与性能[A];第九届全国微型化学实验研讨会暨第七届中学微型实验研讨会论文集[C];2011年
9 童曼;杜江坤;鲍建国;袁松虎;;微孔滤膜负载纳米Pd/Fe对五氯酚的降解研究(英文)[A];持久性有机污染物论坛2011暨第六届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2011年
10 刘恒权;姚素薇;宋仁峰;唐建军;张卫国;王宏智;李荣先;;光诱导转化法制备单晶Ag纳米三棱体和立方体[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
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1 李斌 沈路涛;纳米离我们并不遥远[N];安徽经济报;2000年
2 科言;纳米是怎么回事?[N];中国妇女报;2002年
3 林小春 姜岩;科学家呼吁走出“纳米热”的误区[N];中国化工报;2002年
4 黎昌政;我国科学家首创纳米硫[N];中国矿业报;2002年
5 本报特约记者 周建;“纳米布”陷入炒作[N];大众科技报;2000年
6 本报记者 文成;纳米如何冲破产业化瓶颈[N];中国高新技术产业导报;2000年
7 本报记者 沐清;纳米产业并不遥远[N];中国高新技术产业导报;2002年
8 本报记者 肖巍;标准之争暴露中国纳米业“痼疾” 上市公司投资“雷声大、雨点小”[N];中国高新技术产业导报;2002年
9 张永胜;有一种水叫“纳米水”[N];光明日报;2002年
10 本报记者 徐晓宁;纳米眼球还不能让盲人复明[N];健康报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李斌川;低温燃烧合成法制备纳米氧化铝的研究[D];东北大学;2008年
2 张景红;人工影响天气纳米催化剂粉体的制备与成冰性能研究[D];吉林大学;2010年
3 张贵军;聚丙烯酸酯/纳米氧化锡锑复合乳液的制备、表征及其在透明隔热涂料中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
4 陆洪彬;不锈钢表面高性能纳米防护涂层研究[D];南京大学;2011年
5 任浩;纳米及表面吸附体系的第一性原理研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 汪超;磁场中Ni-纳米Al_2O_3复合镀层制备及其电沉积机理的研究[D];上海大学;2011年
7 葛性波;纳米多孔金属薄膜的制备与电催化性能[D];山东大学;2011年
8 贾鑫;飞秒激光制备半导体表面纳米周期结构[D];华东师范大学;2010年
9 唐玮;皮肤的纳米生物摩擦学行为研究[D];中国矿业大学;2010年
10 何典;一维纳米功能材料的静电纺丝制备及其性能研究[D];中国科学技术大学;2010年
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1 齐俊杰;水溶性刺激响应碳纳米角的制备与表征[D];天津大学;2010年
2 杨微;纳米二氧化钛的复合改性及其光催化性能的研究[D];沈阳工业大学;2010年
3 杜洁;掺杂纳米碳化硅薄膜的制备及光学特性研究[D];河北大学;2008年
4 王艳明;镍氢电池正极材料纳米氢氧化镍的合成新方法研究[D];天津大学;2010年
5 李伟;聚合物/氢化钛制备纳米鳞片与复合涂膜防腐性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 张宝华;低维纳米超结构材料的可控合成及其性能的研究[D];广西师范大学;2011年
7 李娇莉;退火方式对生物成像用红色纳米磷光材料性能的影响[D];东北师范大学;2011年
8 朱元清;在球形聚合物刷反应器中制备纳米贵金属及其催化活性研究[D];华东理工大学;2012年
9 梁莹;纳米四氧化三钴的制备及其与聚苯胺的电化学复合[D];东北大学;2008年
10 孙宝;纳米ZnO-TiO_2复合粉体的制备新工艺研究[D];北京化工大学;2003年
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