1925年(nian)时(shi)(shi),德国化学(xue)家约(yue)翰(han)勃(bo)姆(mu)首次(ci)发(fa)现了(le)勃(bo)姆(mu)石(shi),这一推测在1927 年(nian)时(shi)(shi)由德拉帕(pa)兰特证实(shi),并(bing)随之将这种矿石(shi)正(zheng)式命名为勃(bo)姆(mu)石(shi)(AlOOH)。经过(guo)近100年(nian)的(de)发(fa)展后,目前勃(bo)姆(mu)石(shi)已(yi)经成为了(le)一种非常重要的(de)化工原料,被广泛应用(yong)于多个行业,尤其(qi)是锂(li)电时(shi)(shi)代来临(lin)后,其(qi)工业地位更是得(de)到了(le)显著(zhu)提升(sheng)。
勃姆石粉体(ti)与其晶体(ti)结构(gou)图
勃(bo)姆石的制备方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)主要有(you):溶胶(jiao)-凝(ning)胶(jiao)法(fa)(fa)(fa)(fa)、电化学法(fa)(fa)(fa)(fa)、水热法(fa)(fa)(fa)(fa)、蒸汽凝(ning)胶(jiao)转化法(fa)(fa)(fa)(fa)、阳极氧化铝薄膜(mo)法(fa)(fa)(fa)(fa)、阴(yin)离子竞争法(fa)(fa)(fa)(fa)、分子裁剪(jian)法(fa)(fa)(fa)(fa)、晶种诱导法(fa)(fa)(fa)(fa)等。通(tong)(tong)过不同方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)合成的纳(na)米勃(bo)姆石具(ju)有(you)不同的形貌和功能,在应用上也是各显神通(tong)(tong),具(ju)体都有(you)什么(me)呢,我们一起来看(kan)看(kan)。
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勃姆石的应用
最(zui)近几年,勃姆石(shi)在(zai)锂电(dian)池领域(yu)可(ke)谓是炙手可(ke)热(re),皆因其具有(you)成本低(di)、耐热(re)温度高(gao)、与(yu)有(you)机物相容(rong)性好、硬度低(di)等优势,因此在(zai)锂电(dian)隔(ge)膜上应用(yong)广泛,用(yong)作涂(tu)层时可(ke)提高(gao)隔(ge)膜的耐热(re)性,增强(qiang)隔(ge)膜的抗刺(ci)穿性——这也是人们(men)最(zui)容(rong)易了解勃姆石(shi)的途径。
AlOOH陶瓷复合隔膜的扫描电镜照(zhao)片及结构示意
不过勃姆石并不止这点本事(shi),除了锂电池(chi)外,凭借优异(yi)的性能它在其他领域也同样(yang)有着可观的潜力(li),比如(ru)说以下这些:
1、制备氧化铝粉体及陶瓷
纳米氧化铝(lv)作(zuo)为传统的陶瓷原料,除了(le)耐(nai)高(gao)(gao)温的特(te)点之外(wai),还具有较高(gao)(gao)的介电常数、化学稳定性、强绝缘性及(ji)良好的抗辐(fu)射性等,可广泛应用(yong)于(yu)集(ji)成电路、半导体(ti)器件以及(ji)微电子(zi)信息等行业(ye)中。
氧化(hua)铝粉体
勃姆(mu)(mu)(mu)石(shi)被称为氧(yang)(yang)(yang)化铝的前(qian)驱体,煅烧前(qian)后(hou)只是晶型的转变,而(er)产物的形貌(mao)保持不变。因此,勃姆(mu)(mu)(mu)石(shi)是制(zhi)备特定形貌(mao)氧(yang)(yang)(yang)化铝的重要前(qian)驱体,是制(zhi)备纳米氧(yang)(yang)(yang)化铝的研究热点之(zhi)一。另外,勃姆(mu)(mu)(mu)石(shi)也能(neng)接着制(zhi)成氧(yang)(yang)(yang)化铝陶瓷(ci),如Liang等以(yi)片(pian)状(zhuang)纳米勃姆(mu)(mu)(mu)石(shi)为前(qian)驱体制(zhi)备了氧(yang)(yang)(yang)化铝陶瓷(ci),其弯(wan)曲强度可以(yi)达到(dao)168 MPa。
2、覆铜板封装
随着大规模集(ji)成电路技(ji)术(shu)的发展(zhan),覆铜(tong)板(ban)性能(neng)也(ye)要求不(bu)断地进(jin)行改进(jin)与提高(gao),当前覆铜(tong)板(ban)的技(ji)术(shu)发展(zhan)包(bao)括高(gao)耐(nai)热、无卤化和薄形化。勃姆石由于阻燃(ran)性、填充性好(hao)、耐(nai)漏(lou)电性能(neng)好(hao)、粒(li)径小且分布窄(zhai)等特(te)点,顺应(ying)了覆铜(tong)板(ban)技(ji)术(shu)发展(zhan)趋势,因此(ci)在(zai)高(gao)性能(neng)覆铜(tong)板(ban)中的应(ying)用前景看好(hao)。
3、催化(hua)剂的载(zai)体
在(zai)制备过(guo)程中通过(guo)控制反应(ying)温(wen)度、浓(nong)度及(ji)(ji)p H等(deng)(deng)条件,可(ke)得到不同孔(kong)体(ti)积(ji)、孔(kong)结构及(ji)(ji)比表面积(ji)的(de)纳米勃姆石。产(chan)品(pin)在(zai)不饱和羰基(ji)化(hua)合物(wu)的(de)加氢、制备富勒烯(xi)等(deng)(deng)工艺上(shang),被(bei)视(shi)为良好的(de)催(cui)(cui)化(hua)剂载(zai)体(ti)材料。如(ru)朱媛(yuan)媛(yuan)等(deng)(deng)开发了新型的(de)固(gu)定化(hua)酶载(zai)体(ti)材料,以(yi)铝酸(suan)钠(na)作为前(qian)聚(ju)体(ti),采用溶酸(suan)-凝胶法(fa)制备了纨(wan)米勃姆石,并将其作为载(zai)体(ti),首次应(ying)用于酶的(de)固(gu)定化(hua)。黄(huang)冠等(deng)(deng)用勃姆石固(gu)载(zai)四苯基(ji)铁(tie)卟啉催(cui)(cui)化(hua)剂,结果显示(shi)可(ke)有效重复(fu)催(cui)(cui)化(hua)9次,其催(cui)(cui)化(hua)产(chan)率可(ke)提高近40%。
4、气凝胶添加剂
二氧(yang)化硅气凝(ning)胶(jiao)(jiao)是一种孔径结(jie)构中充满空(kong)气的固态(tai)纳(na)米材料(liao),具(ju)有(you)高孔隙率,小(xiao)孔径尺寸,低导(dao)热系数等特(te)点(dian),但缺点(dian)是力学性能和(he)高温(wen)性能差。陈凯(kai)等将纤(xian)维状纳(na)米勃(bo)(bo)姆石(shi)加入到(dao)二氧(yang)化硅气凝(ning)胶(jiao)(jiao)中,结(jie)果(guo)表明(ming),与空(kong)白组相(xiang)比,当(dang)勃(bo)(bo)姆石(shi)掺(chan)量为(wei)5%时,气凝(ning)胶(jiao)(jiao)压缩(suo)强度从0.4 MPa增加到(dao)1.5 MPa,当(dang)勃(bo)(bo)姆石(shi)掺(chan)量增加到(dao)20%时,复合气凝(ning)胶(jiao)(jiao)压缩(suo)强度达到(dao)4.1 MPa,压缩(suo)强度明(ming)显提升(sheng)。
气凝胶
5、增强水泥性(xing)能(neng)
纳米(mi)勃姆(mu)石(shi)不(bu)仅(jin)可(ke)以(yi)作用于(yu)陶(tao)瓷、气(qi)凝胶等(deng)材料(liao)中,提高(gao)复合材料(liao)的(de)力(li)学性能,还(hai)可(ke)以(yi)加入到(dao)水(shui)泥(ni)中,提高(gao)水(shui)泥(ni)浆(jiang)体(ti)(ti)的(de)力(li)学性能。如Zhu等(deng)研究了颗粒(li)状(zhuang)(zhuang)纳米(mi)勃姆(mu)石(shi)对粉(fen)煤灰水(shui)泥(ni)的(de)影响(xiang),结(jie)果表(biao)明,与空白(bai)组(zu)相(xiang)比当勃姆(mu)石(shi)掺量(liang)为0.25%时,粉(fen)煤灰水(shui)泥(ni)的(de)1 d抗压(ya)强度(du)可(ke)以(yi)提高(gao)57%。同样的(de),冯玉洁等(deng)将(jiang)颗粒(li)状(zhuang)(zhuang)纳米(mi)勃姆(mu)石(shi)加入到(dao)矿(kuang)渣硅酸盐水(shui)泥(ni)中,与空白(bai)组(zu)相(xiang)比,当勃姆石掺量为(wei)0.6%时,水泥的(de)抗压强度最大可以提高18.4%。
与(yu)空白(bai)组相比,勃(bo)姆石的加入有效增加了(le)水泥水化产物的生成,提高了(le)浆体(ti)(ti)的致密程度
6、人造(zao)大理(li)石(shi)、玛瑙的填充料
当今人(ren)(ren)(ren)造大理石(shi)(shi)、玛瑙(nao)等人(ren)(ren)(ren)工宝石(shi)(shi)已是(shi)寻常百(bai)姓(xing)的耐用(yong)消费品,对产品质量也是(shi)要求越(yue)来越(yue)严(yan)格。其(qi)中,人(ren)(ren)(ren)工大理石(shi)(shi)中需(xu)添加超过一半的填料,而勃姆石(shi)(shi)由(you)于具(ju)有(you)和聚(ju)脂树脂极接(jie)近的折光数,可使(shi)人(ren)(ren)(ren)造大理石(shi)(shi)的光见度(du)高,且具(ju)有(you)成本(ben)低、重量轻(qing),不易脆裂等特点。
7、造纸(zhi)填料
造纸(zhi)(zhi)(zhi)填(tian)料(liao)(liao)是指加入纸(zhi)(zhi)(zhi)浆内的(de)一些基本(ben)不溶于水的(de)固体微粒,加入的(de)目(mu)的(de)是为了改善纸(zhi)(zhi)(zhi)张的(de)不透明度(du)、亮度(du)、平滑度(du)、印刷适应性(xing)(如提(ti)高吸收性(xing)、吸墨(mo)性(xing))、柔软性(xing)、均(jun)匀性(xing)和尺寸稳(wen)定性(xing)。纳(na)米勃(bo)姆石作为高级纸(zhi)(zhi)(zhi)张,如画(hua)报纸(zhi)(zhi)(zhi)、钞票纸(zhi)(zhi)(zhi)、照相纸(zhi)(zhi)(zhi)和高级字(zi)典纸(zhi)(zhi)(zhi)等充填(tian)料(liao)(liao),具有比前述各种填(tian)料(liao)(liao)更多的(de)优越性(xing)。
资料(liao)来源:
纳米勃(bo)姆石(shi)粉体(ti)的制备与(yu)应用研究进(jin)展,卢(lu)杨(yang),郝(hao)春来,戴晨晨,王复栋,李振,王晶。
勃(bo)姆石制备过程与机(ji)理研(yan)究,车洪生,谢庚彪(biao),刘现(xian)民,苏静波(bo)。
片状纳米勃姆(mu)石(shi)对水泥(ni)力学(xue)及微观性(xing)能的影响,朱(zhu)建平,朱(zhu)丽飞(fei),冯春花(hua),阙(que)永博(bo),宋薇茵,张文艳,杨(yang)阔(kuo)。
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