摘要：高纯氧化铝是在化工、电子、机械、半导体等领域用途广泛的一种功能材料，因此高纯氧化铝的制备技术也受到较多关注，本文介绍和评价高纯氧化铝制备技术，在此基础上对其技术应用进展进行了分析和探究。
关键词：高纯氧化铝；制备技术；功能材料
纯度达到99.99%的高纯氧化铝具有耐高温、耐磨损、高强度、高绝缘性的优点，在诸多领域应用广泛。高纯氧化铝需求量还在逐年增加，因此从其制备入手，提高高纯氧化铝的制备技术水平以满足高纯氧化铝的使用需求非常必要。
一、高纯氧化铝制备技术
1、改良拜耳制备法
高纯氧化铝的改良拜耳制备法是在原有拜耳法的基础上进行改良而形成的制备方法，由于拜耳法在制备氧化铝的过程中，无法对氯酸钠溶液进行有效的净化，所以改良拜耳法关键之一就是提升铝酸钠溶液的纯度。对此先采用钡盐净化氯化钠溶液，清除该溶液中的硅离子、磷离子等杂质。之后再借助生石灰或者脱硅剂去除铝酸钠溶液中的钡离子，采用草酸去除溶液中因生石灰或脱硅剂带入的钙离子。在改良拜耳制备法中比较关键的步骤就是出去氢氧化铝中的钠离子，效果较好的方法有在氢氧化铝水热转相中加入脱钠剂和在氢氧化铝焙烧时加入矿化剂这两种。
2、有机醇铝盐水解制备法
有机醇铝盐水解制备法是高纯氧化铝大量生产时应用较多的一种技术。改制备方法的原理是这样的：首先借助催化剂使得金属铝与有机醇反应得到醇铝溶液；其次将获得的醇铝溶液通过水解反应制出氢氧化铝；再次将氢氧化铝高温分解成氧化铝。有机醇铝盐水解制备法生产出的氧化铝纯度可达到99.999%，比其他高纯氧化铝制备方法获得氧化铝产品纯度更高。
有机醇铝盐水解制备法具有这几个优点：①制备过程中不会形成有害气体，不会对周围环境造成影响；②采用的原材料多为环保材料，制备过程中使用的醇可以多次利用，从原料角度来讲非常节省；③制备出的氧化铝产品纯度非常高。有机醇铝盐水解制备法具有这几个缺点：①当溶液中所含杂质比较少时，有机醇铝盐水解制备法清除杂质比较困难，因而需严格控制蒸馏过程；②需严格控制水解及焙烧的条件。基于这些困难，有研究者对有机醇铝盐水解制备法的工艺及反应装置进行了一些改进和优化，然而并没有从根本上解决该制备方法制备过程控制极为严格的缺点。
3、无机铝盐热分解制备法
3.1硫酸铝铵热分解制备法
硫酸铝热分解法是应用比较普遍的高纯氧化铝制备方法，制备步骤是这样的：①严格控制温度、物料比例等条件，通过添加硫酸铵进行反应制出硫酸铝铵；②加热所得的硫酸铝铵，随着硫酸铝铵的结晶，逐渐将其中杂质如钾离子、钠离子、钙离子及镁离子等清除掉，最终得到晶体状态的高纯氧化铝铵；③对硫酸铝铵晶体进行温度为1200℃的焙烧，将硫酸铝铵分解从而制备出氧化铝。
硫酸铝铵热分解法制备高纯氧化铝具有这几个优点：①生产过程所使用的原料价格不高，因而制作成本相对较低；②硫酸铝铵热分解法技术比较成熟，投入生产比较便捷、可靠；③硫酸铝铵热分解法制备出的氧化铝纯度较高，且团聚现象比较少。硫酸铝铵热分解法制备高纯氧化铝具有这几个缺点：①在制备的分解工艺进行过程中，产生的三氧化硫及氨气会给周围环境带来一定的影响，对这些废气进行处理使得制备成本增加；②硫酸铝铵的再结晶清除一些金属杂质如钠离子、钙离子效果较好，对于钾离子、卤族元素等则不能有效分离，再清除这些杂质则过程较为复杂而且耗费周期也比较长；③硫酸铝铵热分解制备方法在分解过程中，由于热溶解导致发生膨胀，使得制备出的产品松装密度不高。
3.2碳酸铝铵热分解制备法
碳酸铝铵热分解制备法其实只对硫酸铝铵热分解制备方法的一种改进，具体来说，通过碳酸氢铵和硫酸铵反应制出碳酸铝铵，之后借助添加剂和分散剂使碳酸铝形成的团聚现象变少。碳酸铝铵热分解法其是以硫酸铝铵热分解制备法为基础的一种改进，避开了硫酸铝铵热分解制备法的缺点，生产出的产品粒径分布和粒度都比较均匀，然而使得生产流程有所增加，生产周期也变得更长，同时产生了硫酸铵废液。
4、高纯铝箔胆碱水解制备法
高纯铝箔胆碱水解制备法制备过程是这样的：①通过高纯铝箔和胆碱产生反应获得胆碱化铝；②通过过滤、干燥及煅烧转相等方式处理氢氧化铝获得氧化铝产品。高纯铝箔胆碱水解制备法具有这几个优点：①胆碱反应不会对周围环境造成污染；②制备过程中采用的胆碱材料能重复利用；③控制工艺条件可实现对氧化铝产品粒度的控制。
二、高纯氧化铝的应用
1、高纯氧化铝在电子半导体领域的应用
由于高纯氧化铝具备高电绝缘性、高耐热性、高介电常数及耐腐蚀性等优势，因而在电子半导体领域，高纯氧化铝在液晶显示器、大规模集成电路及半导体制造中都有所应用。对氧化铝的烧结过程进行有效控制，就能得到抗弯曲度好、抗腐蚀性高且没有气孔的氧化铝陶瓷材料。
2、高纯氧化铝在单晶蓝宝石中的应用
单晶蓝宝石应用是比较广泛的，在卫星空间技术、光纤传感器及光学窗口中都有所应用。单晶蓝宝石这种材料具备较佳的力学性能和热学性能，且结构比较特殊。高纯氧化铝是蓝宝石原料的一种，且含量不高，当温度超过2000℃熔化时还会发生氧化反应，将钼坩埚氧化。高纯氧化铝材料不会产生粘连现象，因此不会给容器造成堵塞问题。受单晶技术提高的影响，对高纯氧化铝体积和密度要求也更高了。
3、高纯氧化铝在汽车领域的应用
高纯氧化铝在汽车领域的应用主要是用于汽车空燃比传感器。该仪器主要是对汽车发动机燃烧时的空气和燃气比进行检查。氧化铝基质、稳定氧化锆及加热器构成了汽车的空燃比传感器，在氧化锆的传感元件表面铂膜覆盖上氧化铝，能有效地避免铂膜被废气所含的杂质腐蚀。在高纯氧化铝的实际应用中，选用的氧化铝基质都具备非常好的细晶粒度和较高的密度，这就需要提高氧化铝低温烧结性能以满足功能需求[1]。
4、高纯氧化铝在锂电池领域的应用
高纯氧化铝在锂电池行业的应用主要是作为电池负极绝缘、耐高温及隔绝热量的涂层使用。使用纳米高纯氧化铝作为覆盖层覆盖在钴酸锂、钛酸锂等材料表面，能极大程度降低界面的阻抗，避免电解液腐蚀电极。在锂电池中使用纳米高纯氧化铝作为防护涂层，能有效地提升锂电池的安全性和可靠性。锂电池用高纯氧化铝如图1所示。
5、高纯氧化铝在橡胶领域的应用
橡胶行业高纯氧化铝主要是用作橡胶的补强填充剂使用，由于高纯氧化铝较佳的物理性能、热学性能及力学性能，能极大地提升橡胶耐热性能、力学性能及导热性能，同时还能通过对粒径分布改善优化使得橡胶材料的物理性能得到提升，使得橡胶具备较好的拉伸性、耐磨性，增强橡胶使用寿命。
结束语
综上所述，随着对高纯氧化铝需求的不断早增加，各种高纯氧化铝制备方法也层出不穷，各种方法都有其优缺点，然而高纯氧化铝在诸多领域都有应用，因此需加强对高纯氧化铝制备技术的研究，不断优化制备工艺。
参考文献：
[1]张一雯.高纯氧化铝制备方法和生产现状研究[J].世界有色金属，2017（12）：24-26
论文作者:玉才
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/16
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