以铝-空气电池放电生成的沉淀物制造纳米氧化铝的方法技术

本发明专利技术公开了一种以铝‐空气电池放电生成的沉淀物制造纳米氧化铝的方法，包括如下步骤：1)用水清洗铝‐空气电池放电生成的沉淀物至中性，过滤，干燥，得沉淀物；2)将沉淀物与硫酸水溶液加热使溶解，过滤，得到硫酸铝水溶液；3)将硫酸铵加入硫酸铝水溶液中，溶解，蒸发水份，得到硫酸铝铵过饱和溶液，降至室温，得到硫酸铝铵晶体；4)将硫酸铝铵晶体煅烧，冷却到室温，得到纳米氧化铝。本发明专利技术的优点：1)制造纳米氧化铝的纯度高，粒径分布均匀；2)实现废物利用；3)降低铝‐空气电池运行成本。本发明专利技术技术工艺简单、节能、环保，制造的纳米氧化铝材料不仅纯度高、粒径均匀，而且实现废物利用，大大降低铝‐空气电池运行成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能源
，特别涉及一种以铝-空气电池放电生成的沉淀物为原料制造纳米氧化铝的方法。技术背景铝-空气电池是一种以铝合金为负极、空气电极为正极、中性或碱性水溶液为电解液的金属燃料电池。铝-空气电池运行过程中通过消耗铝合金负极和空气中的氧气对外输出电能。伴随着放电过程的进行，在铝-空气电池的电解液中生成沉淀物。目前，尚无以铝-空气电池放电生成的沉淀物为原料制造纳米氧化铝的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种以铝-空气电池放电生成的沉淀物为原料制造纳米氧化铝的方法。本专利技术的技术方案概述如下:，包括如下步骤:1)用蒸馏水反复清洗铝-空气电池放电生成的沉淀物，使清洗后的水为中性，过滤，干燥，得沉淀物；2)称取步骤1)得到的沉淀物放入容器中，再将硫酸水溶液加入容器中，加热并搅拌使沉淀物溶解，过滤，得到硫酸铝水溶液；所述硫酸水溶液中的纯硫酸重量与沉淀物的重量比控制在2?6:1的范围内；3)用下述三种方式之一种进行:方式一:将硫酸铵加入步骤2)得到的硫酸铝水溶液中，搅拌使溶解，加热蒸发水份，得到硫酸铝铵过饱和溶液，降至室温，有硫酸铝铵结晶析出，分离，干燥，得到硫酸铝铵晶体；所述硫酸铵与步骤2)所述沉淀物的重量比控制在3?1:1范围内；方式二:将步骤2)得到的硫酸铝水溶液在搅拌条件下加入到pH为9的碳酸铵水溶液中，生成沉淀，分离，干燥，得到碳酸铝铵；所述碳酸铵与步骤2)所述沉淀物的重量比控制在4?9:3的范围内；方式三:将pH为9的碳酸铵水溶液在搅拌条件下加入到步骤2)得到的硫酸铝水溶液中，生成沉淀，分离，干燥，得到碳酸铝铵；所述碳酸铵与步骤2)所述沉淀物的重量比控制在4?9:3的范围内；4)将步骤3)获得的硫酸铝铵晶体或碳酸铝铵通过一步锻烧法或两步锻烧法进行煅烧，冷却到室温，得到纳米氧化铝。步骤3)方式一优选为:将硫酸铵加入预先添加分散剂的步骤2)得到的硫酸铝水溶液中，搅拌使溶解，加热蒸发水份，得到硫酸铝铵过饱和溶液，降至室温，有硫酸铝铵结晶析出，分离，干燥，得到硫酸铝铵晶体；所述硫酸铵与步骤2)所述沉淀物的重量比控制在3?1:1的范围内；分散剂在硫酸铝水溶液中的浓度为1X10 — 5?lmol/L。步骤3)方式二优选为:将步骤2)得到的硫酸铝水溶液在搅拌条件下加入到预先添加分散剂的pH为9的碳酸铵水溶液中，生成沉淀，分离，干燥，得到碳酸铝铵；所述碳酸铵与步骤2)所述沉淀物的重量比控制在4?9:3的范围内；分散剂在碳酸铵水溶液中的浓度为 1X10 5?lmol/L。步骤3)方式二优选为:将预先添加分散剂的步骤2)得到的硫酸铝水溶液在搅拌条件下加入到pH为9的碳酸铵水溶液中，生成沉淀，分离，干燥，得到碳酸铝铵；所述碳酸铵与步骤2)所述沉淀物的重量比控制在4?9:3的范围内；分散剂在硫酸铝水溶液中的浓度为 1X10 5?lmol/L。步骤3)方式三优选为:将预先添加分散剂的pH为9的碳酸铵水溶液在搅拌条件下加入到步骤2)得到的硫酸铝水溶液中，生成沉淀，分离，干燥，得到碳酸铝铵；所述碳酸铵与步骤2)所述沉淀物的重量比控制在4?9:3的范围内；分散剂在碳酸铵水溶液中的浓度为 IX 10 5?lmol/L。步骤3)方式三优选为:将pH为9的碳酸铵水溶液在搅拌条件下加入到预先添加分散剂的步骤2)得到的硫酸铝水溶液中，生成沉淀，分离，干燥，得到碳酸铝铵；所述碳酸铵与步骤2)所述沉淀物的重量比控制在4?9:3的范围内；分散剂在硫酸铝水溶液中的浓度为 IX 10 5?lmol/L。分散剂为聚乙二醇、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基醇酰胺、聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸钠、油酰氧基乙磺酸钠、N—油酰基N-甲基牛磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、二丁基萘磺酸钠、硬脂酸、分散剂BYK 2010、甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、多乙烯多胺、N，N- 二甲基氨基丙胺、十八氨基丙胺、二乙基乙醇胺、分散剂DisupeH核心化学)、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠或直链烷基苯磺酸钠(LAS)。步骤4)优选为:将步骤3)获得的硫酸铝铵晶体或碳酸铝铵进行清洗、干燥，通过一步锻烧法或二步锻烧法进行煅烧，冷却到室温，得到纳米氧化铝；或将步骤3)获得的硫酸铝铵晶体或碳酸铝铵进行球磨或者研磨后，通过一步锻烧法或二步锻烧法进行煅烧，冷却到室温，得到纳米氧化铝；或将步骤3)获得的硫酸铝铵晶体或碳酸铝铵进行清洗、球磨或者研磨、干燥后，通过一步锻烧法或二步锻烧法进行进行煅烧，冷却到室温，得到纳米氧化铝；用于碳酸铝铵清洗的清洗剂是蒸馏水、酒精或丙酮，用于硫酸铝铵晶体清洗的清洗剂是酒精或丙酮；所述一步锻烧法的条件为:加热到800-1500°C保温30-240分钟，冷却至室温。所述二步锻烧法的条件为:加热到300-700°C保温30-180分钟后冷却至室温，之后再加热到800-1500°C保温30— 240分钟后冷却至室温。本专利技术的优点:1)制造纳米氧化铝的纯度高，粒径分布均匀；2)制备过程简单、节能、环保；3)实现废物利用；4)降低铝-空气电池运行成本。采用本专利技术技术制造的纳米氧化铝材料不仅纯度高、粒径均匀，而且实现废物利用，大大降低铝-空气电池运行成本。【附图说明】图1为煅烧硫酸铝铵制备α-Α1203纳米材料的X射线衍射谱图。图2为煅烧硫酸铝铵制备α -Α1203纳米材料的透射电镜照片。图3为煅烧碳酸铝铵制备α -Α1203纳米材料的透射电镜照片。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1:以铝-空气电池放电生成的沉淀物制造纳米氧化铝(α -Α1203)的方法，包括如下步骤:1)将适量铝-空气电池放电生成的沉淀物放入容器中，加入蒸馏水充分搅拌后静置，待沉淀后去除容器内的上层清液；之后，再次向容器内加入蒸馏水，充分搅拌后静置，待沉淀后再去除容器内的上层清液；多次重复上述操作，直至上层清液的pH值接近中性，清洗结束，去除上层清液，过滤，干燥，得沉淀物；2)称取16克步骤1)得到的沉淀物放入容器中，再将200ml硫酸水溶液(其中含纯硫酸72克)加入容器中，加热并搅拌使沉淀物溶解，过滤，得到硫酸铝水溶液；加入纯硫酸与步骤1)所述沉淀物的重量之比为4.5:13)将26克硫酸铵加入步骤2)得到的硫酸铝水溶液中，搅拌使溶解，加热蒸发水份，得到硫酸铝铵过饱和溶液，降至室温，有硫酸铝铵结晶析出，过滤，干燥，得到硫酸铝铵晶体。加入硫酸铵与步骤2)所述沉淀物的重量比为1.6:1 ;4)将步骤3)获得的硫酸铝铵晶体放入电炉中，加热升温至1200°C保温60分钟后，冷却到室温，制备出α -Α1203纳米材料。见图1和图2.图1中a为制备的α _Α1203纳米材料的X射线衍射谱，图1中b为α -Α1 203的标准粉末X射线衍射谱。XRD衍射分析证实产物为α -Α1203。图2为制备α _Α1203纳米材料的透射电镜照片。在本实施例中，将步骤3)制备的硫酸铝铵晶体干燥后放入电炉中，升温至800-1500°C不同的温度保温适当时间进行煅烧，可以制备出不同晶型的纳米氧化铝材料。选择偏高的煅烧温度，可制备出α -Α1203纳米材料；选择本文档来自技高网...

【技术保护点】
以铝‐空气电池放电生成的沉淀物制造纳米氧化铝的方法，其特征是包括如下步骤：1)用蒸馏水反复清洗铝‐空气电池放电生成的沉淀物，使清洗后的水为中性，干燥，得沉淀物；2)称取步骤1)得到的沉淀物放入容器中，再将硫酸水溶液加入容器中，加热并搅拌使沉淀物溶解，过滤，得到硫酸铝水溶液；所述硫酸水溶液中的纯硫酸重量与沉淀物的重量比控制在2～6:1的范围内；3)用下述三种方式之一种进行：方式一：将硫酸铵加入步骤2)得到的硫酸铝水溶液中，搅拌使溶解，加热蒸发水份，得到硫酸铝铵过饱和溶液，降至室温，有硫酸铝铵结晶析出，分离，干燥，得到硫酸铝铵晶体；所述硫酸铵与步骤2)所述沉淀物的重量比控制在3～1:1范围内；方式二：将步骤2)得到的硫酸铝水溶液在搅拌条件下加入到pH为9的碳酸铵水溶液中，生成沉淀，分离，干燥，得到碳酸铝铵；所述碳酸铵与步骤2)所述沉淀物的重量比控制在4～9:3的范围内；方式三：将pH为9的碳酸铵水溶液在搅拌条件下加入到步骤2)得到的硫酸铝水溶液中，生成沉淀，分离，干燥，得到碳酸铝铵；所述碳酸铵与步骤2)所述沉淀物的重量比控制在4～9:3的范围内；4)将步骤3)获得的硫酸铝铵晶体或碳酸铝铵通过一步锻烧法或两步锻烧法进行煅烧，冷却到室温，得到纳米氧化铝。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，
申请(专利权)人：德阳东深铝空动力实验室有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51