在一些氮化铝的制备方法中会用到高纯度炭黑。例如碳热还原法,它是以金属铝为铝源、高纯度炭黑为碳源来制备氮化铝。具体步骤为:将金属铝放入盛有纯水的反应槽中,把高纯度炭黑分散在纯水中;然后将铝板分别作为阴极和阳极插入反应槽两端,把反应槽置于超声场中,并加热搅拌,接通电极电源,制得金属铝和炭黑的混合沉淀物,同时释放出氢气;待反应完成后,过滤并干燥混合沉淀物,得到前驱物;最后将前驱物在流动的含氮气氛中进行碳热还原反应,制得反应产物,除去反应产物中残余的高纯度炭黑,即可得到氮化铝。
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其中,铝和炭黑的原子比一般为 Al:C = 1:3 至 1:10,加热温度通常为 70℃至 100℃,干燥温度为 80℃,干燥时间为 4 小时至 10 小时。
另外,工业化制备高纯氮化铝粉体也常采用碳热还原法,其过程是以氧化铝、炭黑、水、分散剂、粘结剂和烧结助剂作为原料,制备前驱物浆料,再经过造粒得到前驱物造粒粉;接着将前驱物造粒粉进行高温氮化处理,之后进行脱碳处理和破碎处理,得到高纯氮化铝粉体。
在此过程中,需注意选择合适的原料,如氧化铝可采用纯度为 99.99%、粒径为 30-100nm 的γ-氧化铝,炭黑可选用纯度为 99.9%、粒径为 20-50nm 的乙炔炭黑,且氧化铝与炭黑的质量比为(2.3-2.9):1。同时,要控制好各环节的工艺参数,如前驱物浆料的固含量为 15%-25%,粘结剂质量分数为 4%-8%,分散剂质量分数为 0.4%-0.8%,烧结助剂质量分数为 0.2%-0.8%;高温氮化处理的温度为 1500-1750℃,时间为 4-8h,氮气纯度为 99.99%,流速为 20-500L/h;脱碳处理的温度为 600-700℃,时间为 2-6h,且在空气中进行。
使用炭黑时需注意安全,依照化学品安全技术说明书进行贮存和使用,避免因运输、使用或贮存不当引发人身、环境安全风险,产生的危险废弃物也应交由专业机构处理。