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【原创】权威解读气相法氧化铝技术发展及应用现状——专访广州汇富研究院有限公司研究院副院长段先健

空青

2024.10.23 | 点击 2415次

导读 广州汇富研究院有限公司研究院副院长段先健博士做客对话栏目。

中国粉体网讯 2024年9月27日，由中国粉体网主办的“2024全国高纯氧化铝粉体制备技术及应用交流大会”在江苏扬州绿地铂骊酒店成功召开。会议期间，我们邀请到众多专家学者做客“对话”栏目，围绕高纯氧化铝材料及技术应用的现状和未来进行了访谈交流。本期，我们邀请到的是广州汇富研究院有限公司研究院副院长段先健博士。

中国粉体网：段博士，请您介绍一下广州汇富研究院有限公司。

段博士：中国粉体网的朋友们，大家好。非常荣幸接受中国粉体网的采访。我来自于广州汇富研究院有限公司，总公司是湖北汇富纳米材料股份有限公司。我们主要是从事气相法纳米粉体材料的研发、生产、销售和技术服务，同时我们也是国家级专精特新小巨人重点企业，产品主要是用在例如锂电池、胶粘剂等新能源领域，还有就是一些功能性的新型材料等领域。我们广州研究院主要是负责新产品的开发，湖北总公司主要负责产业化生产及应用研究。

中国粉体网：段博士，何为气相氧化铝？特点是什么？其主要应用在哪些领域？

段博士：刚才介绍到我们主要是生产气相法纳米粉体材料的，那么，为什么说的气相法纳米粉体材料？主要是因为它的生产工艺与常规的生产工艺是不一样的。此类材料主要是原材料是气化进去的，然后再通过与氢气、氧气混合，混合气体在高温燃烧下水解而得到的一种粉体材料。所以，它的制造工艺有别于其他像水热法或者其他传统的溶胶凝胶法、机械研磨等方法，这种用气相法工艺生产出来的材料，我们就称为气相法纳米粉体材料。

因为这种材料是高温燃烧水解出来的，所以首先它的颗粒很细，粒径在7~40纳米左右；然后它的比表面积很大，例如气相二氧化硅，它的比表面积可以做到400m²/g以上；另外，它的结构性很强，气相法生产出来的产品结构与常规方法不一样，它是一种链状的，三维网络的结构，产品比较蓬松、很轻；其次，它的振实密度很小，像气相二氧化硅，气相氧化铝的话，其振实密度大概在30~60g/dm³。这就是气相法工艺生产出来的产品特点。

在应用方面，例如气相二氧化硅最主要的应用是在硅胶里面作为补强的填料，在一些胶黏剂、涂料、油墨等应用中作为补强的功能材料。另外，它有很好的增稠触变性能，作为触变剂；它自身的流动性很好，所以它也可以作为一些粉末个抗结块剂、流动助剂等。像气相二氧化硅，它还可以作为食品、医药、化妆品里面的助剂；气相法氧化铝主要是在粉末涂料领域和新能源材料中应用，例如锂电池的正极材料改性、锂电池的隔膜改性等应用中都会应用到。然后就是气相法氧化钛，它为改进锂电池正极电解材料的性能起到了关键作用；还可以作为高分子材料的耐热助剂，像硅橡胶，气相法二氧化钛可以提高我们材料的耐热等级。最后就是在一些光催化以及化妆品领域里面都有应用。

中国粉体网：段博士，生产气相氧化铝的工艺有哪些？技术难点是什么？

段博士：气相法工艺生产纳米粉体材料，它们的基本工艺都是一样的。首先第一步，原材料需要气化，然后和氢气、氧气进行混合；第二步是反应，反应是在火焰下进行燃烧反应；第三步收集反应后生成的粉体，先把颗粒聚集起来，再进行收集。在整个反应中，它还有副产物，还有气体，但我们最终需要是粉体材料，所以还需要有一个工艺就是要气固分离，要把气体跟固体分离出来。还有一个比较关键的环节，就是脱酸。因为我们生产采用的原材料大部分都是它的氯化物，例如四氯化硅、四氯化钛，或者氯化铝。在生产过程中它们的副产物会有氯化氢，即盐酸，这种酸性物质在材料中会对我们的应用有所影响。所以，我们需要一个脱酸的工艺，把吸附在粉体表面的氯化氢脱除。当然，在这个环节过程中，有的时候还需要进行表面改性，增加它的一些功能，它的最主要的工艺就是这些。

对于制备难点，因为它是一个连续化的生产过程，我们在生产产品时最重要的是保证它的品质，而整个生产过程是连续化生产的，所以要保证在整个反应过程中的稳定性很重要。保证其流速、温度，还有原料的配比，每个环节要保持稳定，才能保证我们的产品粒径的均匀性，比表面积的均匀性，还有微观结构的稳定性；还有就是聚集环节，我们需要聚集体的尺寸保持均匀且稳定，最后到脱酸环节，我们需要有效地将酸性物质排出去。所以这是一个系统工程，最重要的是保证其稳定性，这是其中一个难点之一。

另外一个难点就是，这个工艺对设备的材质要求非常高。因为制备过程中需要高温燃烧，这个过程中温度可高达1000℃以上，在此高温下很多材质是受不了的。同时，上面也讲到，它的生产过程中会释放出氯化氢等酸性物质，这就要求整个设备需要耐高温且耐酸腐蚀，特别是在锂电池材料领域，在生产过程中对金属杂质的含量要求要非常低，如果设备材质不好的话，它很容易带入一些金属杂质进去，对最终产品质量产生影响。

中国粉体网：目前，我国气相氧化铝的发展水平如何？

段博士：目前国内的话，气相氧化铝最早是我们在生产。现在据我的了解国内是有两家企业生产，可以见得国内生产气相氧化铝的企业是非常少的。即使是在国外，也就像赢创、卡博特等几家企业在生产。

中国粉体网：那么，目前公司在气相氧化铝的研发、生产及客户开发方面进展如何？

段博士：我们在产品的研发和市场开发这块是一直走在前面的，公司主导了我们《气相法二氧化硅》、《纳米氧化铝》和《纳米二氧化钛》国家标准的修订，也主导制定了多项国际标准，产品也实现多元化和功能化。气相法氧化铝主要应用领域就是两大块，最大的应用领域就是粉末涂料，另一个是锂电池材料。在粉末涂料应用领域，我们跟国内大部分的头部企业都有合作，都有在应用我们的产品来替代进口产品使用。在锂电池材料领域，在正极材料应用中，我们国内的头部企业基本都会使用我们的产品；在锂电池隔膜材料应用中，目前还在开展测试中，还没有大规模的使用，但是我们和国内的一些头部企业都开展了相应的合作，都在评估我们的产品。另外，我们的产品也有出口，例如气相氧化铝、气相氧化钛、气相氧化硅等产品都实现出口了。

中国粉体网：好的，感谢段博士接受我们的采访，谢谢！

（中国粉体网编辑整理/空青）

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