一種三氫化鋁表面包覆改性方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三氫化鋁表面包覆改性方法，采用原子層沉積技術在三氫化鋁粉末表面沉積納米厚度的金屬氧化物或金屬物質將其包覆，以提高三氫化鋁粉末熱穩(wěn)定性，包括，S1：將三氫化鋁粉體放入腔體內(nèi)并抽真空；S2：加熱腔體到設定溫度且溫度均勻穩(wěn)定后，通入流化氣，使三氫化鋁預分散；S3：原子層沉積反應，當腔體內(nèi)的溫度達到50～130℃時，開始原子層沉積反應；S4：重復多次原子層沉積反應，使粉體表面沉積厚度不斷增長，通過控制沉積反應循環(huán)的次數(shù)從而控制在三氫化鋁粉體表面沉積的金屬氧化物或金屬的厚度，實現(xiàn)三氫化鋁粉體包面包覆厚度為1～1000nm包覆層，以實現(xiàn)粉體的穩(wěn)定化。
【專利說明】一種三氫化錯表面包覆改性方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于含能材料領域，更具體地，涉及一種對三氫化鋁進行表面包覆改性使 之穩(wěn)定化的方法。

【背景技術】
[0002] 三氫化鋁以其極高的燃燒熱和理論比沖、密度小、環(huán)境友好等優(yōu)點，被認為極具有 潛力成為新一代固體火箭推進劑中的主要含能材料。根據(jù)合成條件不同，三氫化鋁存在α、 σ' β、Υ等晶相，其中ci相最穩(wěn)定，其他的相在l〇〇°C左右都會轉化為α相。α_三氫 化鋁具有極高的機械感度，容易發(fā)生爆炸，在推進劑制藥和運輸存儲過程中存在著極大的 安全隱患。
[0003] 自從20世紀70年代，純相α -三氫化鋁被首次制備出來，就一直伴隨著其穩(wěn)定化 方法的研究。目前ct-三氫化錯的穩(wěn)定化方法大多是基于液相合成的方法，主要包括表面 鈍化法、表面包覆法、體相摻雜法等。雖然這些方法能夠在一定程度上增加 α-三氫化鋁的 熱穩(wěn)定性，但存在著體相氫含量降低、表面包覆層不致密等問題，仍無法使其滿足推進劑安 全制藥和運輸存儲的要求。因此，在α-三氫化鋁的穩(wěn)定化領域還存在著很大的技術需求。
[0004] 原子層沉積技術是一種膜生長技術，能夠以原子層的精度來沉積均勻厚度的膜， 專利申請?zhí)枮?00780050199. 7的中國專利公開了一種原子沉積技術，在平面基板上沉積 得到納米厚度的薄膜，該原子層沉積技術適用在平面上沉積，在曲面或者超細顆粒粉末上 采用該技術往往使沉積厚度不均勻，無法應用。
[0005] 申請?zhí)枮?01310364445. 3中國專利公開了一種包覆超細粉體的原子層沉積方法 與裝置，該方法在前驅體的吸附過程中引入了流化氣，利用流化氣吹散粉體，使粉體充分分 散均勻，從而有效提高了粉體包覆率和沉積均勻性，利用該裝置對三氫化鋁進行表面包覆 改性使之穩(wěn)定化成為可能。但是，由于三氫化鋁對溫度極為敏感，并且具有極高的機械感 度，而進行原子層沉積反應需要通入氣體對粉體進行分散，氣體壓力不合適，會造成三氫化 鋁粉體與反應腔碰撞，而產(chǎn)生爆炸，且原子層沉積需要在合適的溫度進行，以保證沉積反應 的效率和效果，反應溫度不恰當，還會造成三氫化鋁的分解，而發(fā)生爆炸或者使氫含量流 失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種三氫化鋁表面包覆改性 方法，采用原子沉積技術對三氫化鋁表面包覆一層納米厚度或者亞微米厚度的金屬氧化物 或者金屬，使之穩(wěn)定化，由此解決三氫化鋁熱穩(wěn)定性不足、易分解而發(fā)生爆炸的問題，或者 采用其他表面改性方法致使氫含量下降的問題。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種三氫化鋁表面包覆改性方法，采用原子層沉 積技術在超細三氫化鋁粉末表面沉積納米厚度的金屬氧化物或金屬物質將其包覆，以提高 三氫化鋁粉末熱穩(wěn)定性，其特征在于，包括以下步驟：
[0008] S1 :將三氫化鋁粉體放入腔體內(nèi)，具體為，將三氫化鋁粉體平鋪在粉體夾持器的濾 網(wǎng)上，然后將粉體夾持器放入原子層沉積反應器的腔體內(nèi)，蓋好腔體，保證腔體潔凈，并抽 真空；
[0009] S2:加熱腔體，具體為，加熱腔體使腔體內(nèi)用于對粉體進行預分散的流化區(qū)域溫度 達到設定溫度且均勻穩(wěn)定，在加熱過程中不斷通入流化氣，使三氫化鋁預分散；
[0010] S3 :原子層沉積反應，具體為，當腔體內(nèi)的溫度達到50?130°C時，開始原子層沉 積反應，溫度的選定對于高效率在三氫化鋁粉體表面進行原子沉積反應至關重要，溫度的 選定如果適宜，可以在三氫化鋁不分解且保證其氫含量不損失的前提下，快速高效的進行 沉積反應，一次原子層沉積反應包含以下子步驟：
[0011] (a)向腔體通入第一種前驅體，使其與三氫化鋁粉體表面的化學基團發(fā)生反應；
[0012] (b)通入載氣清洗管路，清除腔體中剩余的第一前驅體和反應副產(chǎn)物；
[0013] (c)向腔體通入第二種前驅體，使其與吸附在三氫化鋁粉體表面的第一種前驅體 的外露基團發(fā)生反應；
[0014] (d)通入載氣清洗管路，清除腔體中剩余的第二種前驅體和反應副產(chǎn)物；
[0015] 完成一次原子層沉積反應，實現(xiàn)金屬氧化物或金屬物質在粉體表面的一次沉積， 沉積厚度增長一次。
[0016] S4 :重復多次原子層沉積反應，具體為，重復步驟S3,實現(xiàn)所述原子層沉積反應循 環(huán)進行，粉體表面沉積厚度不斷增長，通過控制沉積反應循環(huán)的次數(shù)從而控制在三氫化鋁 粉體表面沉積的金屬氧化物或金屬的厚度。
[0017] 進一步的，所述步驟S1中一次放置于粉體夾持器的濾網(wǎng)的三氫化鋁質量為 0. 05?5. 00克，并且粉體累積高度不超過粉體夾持器流化區(qū)域的1/10為宜，三氫化鋁粉體 太少，會導致反應前驅體的浪費，三氫化鋁粉體太多則會導致粉體表面包覆不完全，影響熱 穩(wěn)定性，所述腔體抽真空至腔體內(nèi)部壓力不大于IPa。
[0018] 進一步的，所述步驟S2中，所述流化氣的流量為50?500標準毫升每分鐘，所述 腔體出口壓力為40?500Pa。
[0019] 進一步的，所述的步驟S3中，所述第一前驅體為去離子水、氧氣、臭氧或者氫氣中 的一種或多種，所述第一前驅體與載氣混合以氣相形式進入反應腔體。
[0020] 進一步的，所述的步驟S3中，所述第二前驅體為三甲基鋁、四（二甲基氨基）鋯 (IV)、四（2, 2, 6, 6-四甲基-3, 5-庚二酮酸）鈰（IV)、三（2, 2, 6, 6-四甲基-3, 5-庚二酮 酸）鑭（ΠΙ)和1，1，1，5, 5, 5-六氟乙酰丙酮銅（II)中的一種或多種，所述第二前驅體與 載氣混合以氣相形式進入反應腔體。
[0021] 進一步的，所述的步驟S3中，在一次沉積反應中，所述第一前驅體和第二前驅體 與三氫化鋁粉體的反應時間均為0. 1?2. Os。
[0022] 進一步的，在所述步驟S3中，還向腔體內(nèi)通入流化氣，以保證三氫化鋁粉體充分 流化，所述流化氣流量為50?400標準毫升每分鐘，所述流化氣至少在三氫化鋁粉體與所 述第一前驅體和所述第二前驅體的反應過程中不間斷通入。
[0023] 進一步的，在所述步驟S3中，所述載氣在整個原子層沉積反應過程中不間斷的持 續(xù)通入，所述載氣流量為50?100標準毫升每分鐘，所述子步驟（b)或（c)中，所述載體清 洗管路一次的過程中載氣持續(xù)通入的時間為5?30s。
[0024] 進一步的，在所述原子層沉積反應過程中，腔體出口壓力100?500Pa。
[0025] 進一步的，所述流化氣和所述載氣為同一種氣體，所述流化氣和載氣為氮氣、氬氣 中的一種或多種。
[0026] 進一步的，所述步驟S3中，一次原子層沉積反應過程中，對于飽和蒸汽壓較低前 驅體或者粉體夾持器中粉體較多的情況下，多次循環(huán)子步驟（a)和（b)或者（c)和（d)，可 保證三氫化鋁粉體與所述第一前驅體或第二前驅體飽和反應。
[0027] 進一步的，三氫化鋁粉體表面被包覆的金屬氧化物或金屬物質的厚度為1? lOOOnm時，實現(xiàn)粉體的穩(wěn)定化。
[0028] 總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，由于將適用平面 表面沉積的原子層沉積技術應用于對超細三氫化鋁粉體表面進行沉積，嚴格控制沉積反應 過程參數(shù)，包括溫度和壓力以及反應時間，在三氫化鋁粉體表面沉積納米厚度的金屬氧化 物或金屬物質，從而成功提高了其穩(wěn)定性且不降低其氫含量，經(jīng)過表面包覆改性后的三氫 化鋁粉體能夠被應用在含能材料領域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1 (a)和圖1 (b)分別是未經(jīng)表面包覆改性的三氫化鋁粉體在放大300倍和1200 倍下的掃描電鏡圖；
[0030] 圖2 (a)和圖2 (b)分別是本發(fā)明實施例3中表面包覆三氧化二鋁的三氫化鋁粉體 在500倍和5000倍下的掃描電鏡圖；
[0031] 圖3是未經(jīng)表面包覆改性和表面包覆300個循環(huán)三氧化二鋁（厚度約42nm)的三 氫化鋁粉體的X射線光電子能譜對比圖；
[0032] 圖4是未經(jīng)表面包覆的三氫化鋁和分別包覆75個循環(huán)（厚度約9nm)、包覆300個 循環(huán)（厚度約42nm)的三氧化二鋁的三氫化鋁粉體的熱重曲線圖；
[0033] 圖5是未經(jīng)表面包覆的三氫化鋁和分別包覆75個循環(huán)（厚度約9nm)、包覆300個 循環(huán)（厚度約42nm)的三氧化二鋁的三氫化鋁粉體的差熱分析曲線圖。

【具體實施方式】
[0034] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要 彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0035] 本實施例采用的測試儀器包括：掃描電子顯微鏡（JSM-6610LV)，X射線光電子能 譜（型號為 AXIS ULTRADLD Multifunctional XPS)，同步熱分析儀（型號 STA449F3)，本發(fā) 明實施例采用的試劑包括：三氫化鋁，粒徑約為100 μ m ;三甲基鋁，純度為98% ;去離子水； 載氣和流化氣，兩者均為高純氮氣。
[0036] 實施例1 :
[0037] 本實施例采用了原子沉積技術在三氫化鋁粉體表面包覆300個周期（約42nm)厚 度的三氧化二鋁，對其進行表面包覆改性，該方法包括如下步驟：
[0038] S1 :稱量三氫化鋁0.05克，平鋪在粉體夾持器的不銹鋼濾網(wǎng)上，然后將粉體夾持 器放入原子層沉積反應腔體，合上蓋子，開始抽真空，腔體出口壓力為IPa。
[0039] S2 :加熱腔體，腔體內(nèi)溫度設定為50°C，在加熱過程中，以50標準毫升每分鐘通入 氮氣流化氣，使粉體充分流化，腔體出口壓力約為40Pa。
[0040] S3 :等待腔體內(nèi)溫度穩(wěn)定為50°C后，開始原子層沉積反應，整個原子層沉積反應 過程中持續(xù)不斷的通入載氣和流化氣，載氣流量為50標準毫升每分鐘，流化氣流量為50標 準毫升每分鐘，腔體出口壓力約為l〇〇Pa，具體子步驟如下：
[0041] (a)向腔體注入去離子水，第一次原子沉積反應時，去離子水前驅體被粉體表面飽 和吸附，后續(xù)反應中，去離子水與粉體表面的三甲基鋁充分反應，去離子水與三氫化鋁粉體 反應時間為〇. Is ;
[0042] (b)停止向腔體注入去離子水，持續(xù)向腔體中通載氣和流化氣，清理腔體中殘留的 去離子水和反應副產(chǎn)物，該過程持續(xù)時間為5s ;
[0043] 依次按子步驟（a)和（b)的順序，重復操作5次，保證去離子水在腔體中的粉體表 面被飽和吸附或者充分與三甲基鋁反應；
[0044] (c)向腔體注入三甲基鋁，使之與粉體表面的去離子水中羥基飽和反應，三甲基鋁 與三氫化錯粉體反應時間為〇. Is ;
[0045] (d)停止向腔體通入三甲基錯，持續(xù)向腔體中通載氣和流化氣，清理腔體中殘留的 三甲基鋁和反應副產(chǎn)物，該過程持續(xù)時間為5s ;
[0046] 依次按子步驟（c)和（d)的順序，重復操作5次，保證三甲基鋁在腔體中的粉體表 面飽和反應；
[0047] 完成一次步驟S3的操作后，三氫化鋁粉體表面沉積一定厚度的三氧化二鋁薄膜， 一個完整的步驟S3為一個周期。
[0048] S4 :重復操作300個周期數(shù)的步驟S3,使三氫化鋁粉體表面重復進行原子層沉積 反應，其表面沉積層厚度不斷增加，表面被包覆的三氧化二鋁薄膜厚度不斷增加，試驗檢測 發(fā)現(xiàn)其表面沉積的三氧化二鋁薄膜厚度約為42nm。
[0049] 實施例2 :
[0050] 本實施例與實施例1過程類似，只是三氫化鋁質量、腔體內(nèi)溫度、流化氣的流量、 載氣的流量、三氫化鋁分別與第一前驅體和第二前驅體的反應時間等各個關鍵的反應參數(shù) 不同，以及載氣的清洗時間不同，具體不同為：
[0051] S1 :與實施例1中步驟S1不同的是，三氫化鋁質量為2. 50克；
[0052] S2 :與實施例1中步驟S2不同的是，腔體內(nèi)溫度設定為90°C，以300標準毫升每 分鐘通入氮氣，使粉體充分流化，腔體出口壓力約為300Pa ;
[0053] S3 :與實施例1中步驟S3不同的是，載氣流量為75標準毫升每分鐘，流化氣流量 為100標準毫升每分鐘，腔體出口壓力約為350Pa，整個原子層沉積反應過程中持續(xù)不斷的 通入載氣，流化氣則是間歇性通入，子步驟中與實施例1不同的為：
[0054] (a)向腔體注入去離子水的同時通入流化氣，去離子水與三氫化鋁粉體反應時間 為 1. Os ;
[0055] (b)停止向腔體注入去離子水和流化氣，持續(xù)向腔體中通入載氣，以清理腔體中殘 留的去離子水和反應副產(chǎn)物，該過程持續(xù)時間為18s ;
[0056] 依次按子步驟（c)和（d)的順序，重復操作10次，保證三甲基鋁在腔體中的粉體 表面飽和反應；
[0057] (c)向腔體注入三甲基鋁，同時通入流化氣，使之與粉體表面的去離子水中羥基飽 和反應，三甲基鋁與三氫化鋁粉體反應時間為1. 〇s ;
[0058] (d)停止向腔體通入三甲基鋁和流化氣，持續(xù)向腔體中通載氣以清理腔體中殘留 的三甲基鋁和反應副產(chǎn)物，該過程持續(xù)時間為18s ;
[0059] 依次按子步驟（c)和（d)的順序，重復操作10次，保證三甲基鋁在腔體中的粉體 表面飽和反應；
[0060] 完成一次步驟S3的操作后，三氫化鋁粉體表面沉積一定厚度的三氧化二鋁薄膜， 一個完整的步驟S3為一個周期。
[0061] S4 :重復操作300個周期數(shù)的步驟S3,使三氫化鋁粉體表面重復進行原子層沉積 反應，其表面沉積層厚度不斷增加，表面被包覆的三氧化二鋁薄膜厚度不斷增加，試驗檢測 發(fā)現(xiàn)其表面沉積的三氧化二鋁薄膜厚度約為42nm。
[0062] 實施例3 :
[0063] 本實施例與實施例1過程類似，只是三氫化鋁質量、腔體內(nèi)溫度、流化氣的流量、 載氣的流量、三氫化鋁分別與第一前驅體和第二前驅體的反應時間等各個關鍵的反應參數(shù) 不同，以及載氣的清洗時間不同，具體不同為：
[0064] S1 :與實施例1中步驟S1不同的是，三氫化鋁質量為5. 00克；
[0065] S2 :與實施例1中步驟S2不同的是，腔體內(nèi)溫度設定為130°C，以500標準毫升每 分鐘通入氮氣，使粉體充分流化，腔體出口壓力約為500Pa ;
[0066] S3 :與實施例1中步驟S3不同的是，載氣流量為100標準毫升每分鐘，流化氣流量 為400標準毫升每分鐘，腔體出口壓力約為500Pa，整個原子層沉積反應過程中持續(xù)不斷的 通入載氣和流化氣，子步驟中與實施例1不同的為：
[0067] (a)向腔體注入去離子水，去離子水與三氫化鋁粉體反應時間為2. Os ;
[0068] (b)停止向腔體注入去離子水，持續(xù)向腔體中通入載氣，以清理腔體中殘留的去離 子水和反應副產(chǎn)物，該過程持續(xù)時間為30s ;
[0069] 依次按子步驟（c)和（d)的順序，重復操作10次，保證三甲基鋁在腔體中的粉體 表面飽和反應；
[0070] (c)向腔體注入三甲基鋁，使之與粉體表面的去離子水中羥基飽和反應，三甲基鋁 與三氫化錯粉體反應時間為2. Os ;
[0071] (d)停止向腔體通入三甲基鋁，持續(xù)向腔體中通載氣以清理腔體中殘留的三甲基 鋁和反應副產(chǎn)物，該過程持續(xù)時間為30s ;
[0072] 依次按子步驟（c)和（d)的順序，重復操作10次，保證三甲基鋁在腔體中的粉體 表面飽和反應；
[0073] 完成一次步驟S3的操作后，三氫化鋁粉體表面沉積一定厚度的三氧化二鋁薄膜， 一個完整的步驟S3為一個周期。
[0074] S4 :重復操作300個周期數(shù)的步驟S3,使三氫化鋁粉體表面重復進行原子層沉積 反應，其表面沉積層厚度不斷增加，表面被包覆的三氧化二鋁薄膜厚度不斷增加，試驗檢測 發(fā)現(xiàn)其表面沉積的三氧化二鋁薄膜厚度約為42nm。
[0075] 實施例4 :
[0076] 本實施例與實施例1類似，不同的是：
[0077] S4 :步驟S4中重復操作8周期數(shù)的步驟S3,在三氫化鋁粉體表面約包覆lnm的三 氧化二鋁薄膜。
[0078] 實施例5 :
[0079] 本實施例與實施例1類似，不同的是：
[0080] S4 :步驟S4中重復操作8000周期數(shù)的步驟S3,在三氫化鋁粉體表面約包覆 lOOOnm的三氧化二錯薄膜。
[0081] 實施例6:
[0082] 本實施例與實施例1類似，只是選取的第一前驅體和第二前驅體以及沉積周期數(shù) 不同，具體不同的是
[0083] S3的子步驟：
[0084] (a)向腔體注入氫氣，第一次原子沉積反應時，氫氣分子被粉體表面飽和吸附，后 續(xù)反應中，粉體表面的基團被氫氣充分還原，氫氣與三氫化錯粉體反應時間為2s ;
[0085] (b)停止向腔體注入氫氣，持續(xù)向腔體中通載氣和流化氣，清理腔體中殘留的氫氣 和反應副產(chǎn)物，該過程持續(xù)時間為5s ;
[0086] 依次按子步驟（a)和（b)的順序，重復操作5次，保證氫氣在腔體中的粉體表面被 飽和吸附或者充分與表面基團反應；
[0087] (c)向腔體注入1，1，1，5, 5, 5-六氟乙酰丙酮銅（II)，使之在粉體表面飽和吸附反 應，反應時間為〇.5s ;
[0088] (d)停止向腔體通入1，1，1，5, 5, 5-六氟乙酰丙酮銅（II)，持續(xù)向腔體中通載氣和 流化氣，清理腔體中殘留的1，1，1，5, 5, 5-六氟乙酰丙酮銅（II)和反應副產(chǎn)物，該過程持續(xù) 時間為5s ;
[0089] 依次按子步驟（c)和（d)的順序，重復操作5次，保證1，1，1，5, 5, 5-六氟乙酰丙 酮銅（II)在腔體中的粉體表面飽和反應；
[0090] S4 :步驟S4中重復操作1000周期數(shù)的步驟S3,在三氫化鋁粉體表面約包覆10nm 的金屬銅薄膜。
[0091] 本發(fā)明中，對所述步驟S3中，多次循環(huán)子步驟（a)和（b)或者（c)和（d)，可保證 三氫化鋁粉體與所述第一前驅體或第二前驅體飽和反應，雖然本發(fā)明的6個實施例中，對 其循環(huán)次數(shù)有具體的數(shù)值，但本發(fā)明中對其循環(huán)次數(shù)不進行限制。
[0092] 上述各實施例中各步驟中的各種溫度、質量、壓力、氣體流量、時間、循環(huán)次數(shù)等參 數(shù)僅用于示例和解釋，本發(fā)明的方案中并不限于上述數(shù)值，且不限于上述數(shù)值的組合，只要 在權利要求書所述的各個參數(shù)范圍內(nèi)，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0093] 圖1 (a)和圖1 (b)分別是未經(jīng)表面包覆改性的三氫化鋁粉體在放大300倍和1200 倍下的掃描電鏡圖，從圖可知，三氫化鋁粉體顆粒的粒徑約為100 μ m。
[0094] 圖2是包覆厚度約為42nm厚度的三氧化二鋁后三氫化鋁粉體表面形貌的掃描電 鏡圖，圖2(a)和圖2(b)的放大倍數(shù)分別為500倍和5000倍，從圖2(b)的可以看出，包覆 改性后的三氫化鋁顆粒表面致密。
[0095] 圖3是未經(jīng)表面包覆改性和表面包覆42nm三氧化二鋁的三氫化鋁粉體的X射線 光電子能譜對比圖，從圖中可知，包覆改性后三氫化鋁的A1和0的信號明顯變強，且通過元 素比例分析發(fā)現(xiàn)，包覆改性前后的三氫化鋁粉體的0原子和A1原子的比例從1. 90下降為 1. 38,后者的0原子與A1原子比例與三氧化二鋁中0原子與A1原子比例接近，說明包覆改 性后三氫化鋁粉體表面具有三氧化二鋁。
[0096] 圖4未經(jīng)表面包覆的三氫化鋁和分別包覆9nm、42nm三氧化二鋁的三氫化鋁顆粒 的熱重曲線圖，圖5是未經(jīng)表面包覆的三氫化鋁和分別包覆9nm、42nm三氧化二鋁的三氫化 鋁粉體的差示掃描量熱法曲線圖。比較圖5中的三條曲線，可以發(fā)現(xiàn)包覆9nm三氧化二鋁 的三氫化鋁粉體分解溫度沒有明顯變化，但放熱量相對于純相的三氫化鋁要小，而當包覆 厚度為42nm時，三氫化鋁的分解溫度明顯變高，而且放熱量明顯減小，證明三氧化二鋁包 覆膜能很好的穩(wěn)定三氫化鋁粉體，這種經(jīng)過穩(wěn)定化后的三氫化鋁粉體能夠被應用在含能材 料領域。
[0097] 本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含 在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種三氫化鋁表面包覆改性方法，采用原子層沉積技術在三氫化鋁粉末表面沉積納 米或亞微米厚度的金屬氧化物或金屬物質將其包覆，以提高三氫化鋁粉末熱穩(wěn)定性，其特 征在于，包括以下步驟： 51 :將三氫化鋁粉體放入腔體內(nèi)，具體為，將三氫化鋁粉體平鋪在粉體夾持器的濾網(wǎng) 上，然后將粉體夾持器放入原子層沉積反應器的腔體內(nèi)，蓋好腔體，保證腔體潔凈，并抽真 空； 52 :加熱腔體，具體為，加熱腔體使腔體內(nèi)用于對粉體進行預分散的流化區(qū)域溫度達到 設定溫度且均勻穩(wěn)定，在加熱過程中不斷通入流化氣，使三氫化鋁預分散； 53 :原子層沉積反應，具體為，當腔體內(nèi)的溫度達到50?130°C時，開始原子層沉積反 應，一次原子層沉積反應包含以下子步驟： (a) 向腔體通入第一種前驅體，使其與三氫化鋁粉體表面的化學基團發(fā)生反應； (b) 通入載氣清洗管路，清除腔體中剩余的第一前驅體和反應副產(chǎn)物； (c) 向腔體通入第二種前驅體，使其與吸附在三氫化鋁粉體表面的第一種前驅體的外 露基團發(fā)生反應； (d) 通入載氣清洗管路，清除腔體中剩余的第二種前驅體和反應副產(chǎn)物； 完成一次原子層沉積反應，實現(xiàn)金屬氧化物或金屬物質在粉體表面的一次沉積，沉積 厚度增長一次； 54 :重復多次原子層沉積反應，具體為，重復步驟S3,所述原子層沉積反應循環(huán)進行， 粉體表面沉積厚度不斷增長，實現(xiàn)對三氫化鋁表面的包覆。
2. 如權利要求1所述的一種三氫化鋁表面包覆改性方法，其特征在于， 所述步驟S1中一次放置于粉體夾持器的濾網(wǎng)的三氫化鋁質量為0. 05?5. 00克； 所述腔體抽真空至腔體內(nèi)部壓力不大于IPa。
3. 如權利要求1或2所述的一種三氫化鋁表面包覆改性方法，其特征在于，所述步驟 S2中， 所述流化氣的流量為50?500標準毫升每分鐘； 所述腔體出口壓力為40?500Pa。
4. 如權利要求1-3之一所述的一種三氫化鋁表面包覆改性方法，其特征在于，所述的 步驟S3中， 所述第一前驅體為去離子水、氧氣、臭氧或者氫氣中的一種或多種； 所述第一前驅體與載氣混合以氣相形式進入反應腔體。
5. 如權利要求1-4之一所述的一種三氫化錯表面包覆改性方法，其特征在于，所述的 步驟S3中， 所述第二前驅體為三甲基鋁、四（二甲基氨基）鋯（IV)、四（2, 2, 6, 6-四甲基-3, 5-庚 二酮酸）鈰（IV)、三（2, 2, 6, 6-四甲基-3, 5-庚二酮酸）鑭（III)和1，1，1，5, 5, 5-六氟乙 酰丙酮銅（II)中的一種或多種； 所述第二前驅體與載氣混合以氣相形式進入反應腔體。
6. 如權利要求1-5之一所述的一種三氫化錯表面包覆改性方法，其特征在于，所述的 步驟S3中，在一次沉積反應中，所述第一前驅體和第二前驅體與三氫化鋁粉體的反應時間 均為0· 1?2. Os。
7. 如權利要求1-6之一所述的一種三氫化錯表面包覆改性方法，其特征在于，在所述 步驟S3中， 還向腔體內(nèi)通入流化氣，以保證三氫化鋁粉體充分流化； 所述流化氣流量為50?400標準毫升每分鐘； 所述流化氣至少在三氫化鋁粉體與所述第一前驅體和所述第二前驅體的反應過程中 不間斷通入。
8. 如權利要求1-7之一所述的一種三氫化鋁表面包覆改性方法，其特征在于，在所述 步驟S3中， 所述載氣在整個原子層沉積反應過程中不間斷的持續(xù)通入，所述載氣流量為50?100 標準毫升每分鐘； 所述子步驟（b)或（c)中，所述載體清洗管路一次的過程中載氣持續(xù)通入的時間為 5 ?30s〇
9. 如權利要求1-8之一所述的一種三氫化鋁表面包覆改性方法，其特征在于，在所述 步驟S3中，所述原子層沉積反應過程中，腔體出口壓力100?500Pa。
10. 如權利要求1-9之一所述的一種三氫化錯表面包覆改性方法，其特征在于， 所述流化氣和所述載氣為同一種氣體； 所述流化氣和載氣為氮氣、氬氣中的一種或多種。
11. 權利要求1-10之一所述的一種三氫化鋁表面包覆改性方法，其特征在于，所述步 驟S3中，一次原子層沉積反應過程中，多次循環(huán)子步驟（a)和（b)或者（c)和（d)，保證三 氫化錯粉體與所述第一前驅體或第二前驅體飽和反應。
12. 如權利要求1-11之一所述的一種三氫化鋁表面包覆改性方法，三氫化鋁粉體表面 被包覆的金屬氧化物或金屬物質的厚度為1?l〇〇〇nm時，實現(xiàn)粉體的穩(wěn)定化。
【文檔編號】C23C16/455GK104046957SQ201410247806
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權日:2014年6月6日
【發(fā)明者】陳蓉, 劉瀟, 單斌, 段晨龍, 王永慶, 文艷偉, 曾大文, 唐根 申請人:華中科技大學