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高純氧化鋁具有粒度均勻、易于分散、化學性能穩定等特點，具有普通氧化鋁粉體無法比擬的光、電、磁、熱和機械性能，在高技術新材料領域和現代工業中有著廣泛的應用。正因為高純氧化鋁的應用領域很廣，產品系列化和延伸空間大，與其他高新技術產業的關聯度很大，本身也是技術含量高、附加值大的產品，因而其制備技術的提升，對高純氧化鋁的自身制造行業及相關行業都將產生重大的影響，成為現代高技術新材料領域中的一個重要發展方向。
1.1高純氧化鋁的定義
高純氧化鋁是指最低純度為99.99%的氧化鋁，分子式Al2O3，是難溶于水的白色固體，無臭、無味、質極硬、易吸潮而不解潮（灼燒過的不吸濕）。其為兩性氧化物，能溶于無機酸和堿性溶液中，幾乎不溶于水及非極性有機溶劑。
2.1結晶熱解法
2.1.1硫酸鋁銨結晶熱解法
硫酸鋁銨法應用較廣，其產品活性好，粒度均勻。精制過的硫酸鋁在硫酸銨體系下進行結晶，在多次重結晶過程中硫酸鋁銨被提純，最終將提純后的硫酸鋁銨熱解制得氧化鋁粉體。王守平等[1]采用分段式硫酸鋁銨熱解法制備高純氧化鋁，所得產品為分散性良好的類球形高純氧化鋁，粒徑200~300nm，有利于后續生產利用。該法的工藝簡單、成本低、粉體質量高且易于大規模工業生產，但過程中易出現熱溶解現象，對于鉀、鈣、鹵素等雜質的去除困難。
此外，熱分解過程中產生的氨氣和硫氧化物造成環境污染，是限制其發展的主要因素。對此，殷永泉等[2]對硫酸鋁銨熱解產生的廢氣進行吸收、中和、濃縮處理生產硫酸銨，可實現氧化鋁生產的經濟性和環保性。
2.1.2碳酸鋁銨結晶熱解法
對于硫酸鋁銨法的完善和改進研究是多年來人們所關注的點。基于硫酸鋁銨法改進后的碳酸鋁銨結晶熱解法一定程度上控制了空氣污染問題，在目前的工業生產中應用較多，將提純后的硫酸鋁銨與碳酸氫銨反應，轉化為碳酸鋁銨，避免了后續熱解產生硫氧化物氣體。與硫酸鋁銨法相比，碳酸鋁銨法的產品粉體粒度分布不均勻，有團聚現象產生，生產成本也較高。林元華等[3]研究表明反應物濃度、溶液pH和添加劑等因素均會影響產品純度和粉體質量。生產過程中需要嚴格控制各參數及反應條件。
2.2水解法
2.2.1醇鋁水解法
醇鋁水解法在催化劑體系下，有機醇和金屬鋁反應生成醇鋁溶液，然后進行水解，所得高純氫氧化鋁燒結后得到高純氧化鋁。針對該方法，保證氧化鋁品質的技術關鍵有以下三點：一、保障原料純度；二、醇鋁的進一步精餾提純，除去高熔點雜質；三、醇鋁的干燥、燒結條件和粉體制備裝置調控粉體的粒度。付高峰[4]等使用鋁含量大于99.9%的鋁片和分析純丙醇制備超細高純氧化鋁，需要恒溫水浴加熱、添加異丙醇和氯化汞作為催化劑，將生成的異丙醇鋁經精餾、水解、老化、干燥、煅燒等工藝最終制得產品，工藝環節多。該法環境友好，對所得氧化鋁的純度高，但高純度的有機醇前驅體造成生產成本高、工藝復雜、純度難控制。
2.2.2直接活化水解法
氯化汞活化水解法，使用氯化汞將鋁片或鋁屑活化，然后置于1%濃度的硫酸鋁溶液中水解，將所得氫氧化鋁溶膠高溫干燥后得到凝膠，進一步高溫處理制得氧化鋁粉體。該工藝的重點在于鋁的活化水解，要保證原料為高純度的鋁薄片，若水解不充分，產品中殘留有單質鋁，過程中引入的汞處理不好會污染環境，水解時產生的氫氣排放也要考慮安全因素。高純鋁活化水解法生產周期短，所得氧化鋁粉體可提高透明陶瓷的透過率和耐腐蝕性，但對原料金屬鋁的純度要求較高，需要嚴格的過程控制以保證產品純度，其苛刻的水解條件以及環保問題使該法僅限于實驗室應用。
2.3改良拜耳法
改良拜耳法將數次脫硅、除鐵后的偏鋁酸鈉溶液析出氫氧化鋁，在高溫條件下焙燒得到所需晶型的高純氧化鋁，溶液凈化除雜和結晶過程均會對最終產品的純度和粉體質量產生影響，是該法的關鍵。唐海紅等[5]為避免溶液凈化過程中鋁損失，探索采用鋁酸鋇對鋁酸鈉溶液進行深度凈化。
此外，該法應注意對鈉的脫除，在焙燒時添加礦化劑或在氫氧化鋁水熱轉相時添加脫鈉劑均是有效的除鈉手段。結晶過程中溶液過飽和度、結晶溫度、晶種大小等參數直接影響氧化鋁的純度及粉體質量，通過準確的控制反應條件，使結晶過程緩慢地進行，避免異常晶核的形成，有利于減少Na、Si等雜質的夾雜。該工藝成本低，原料來源廣，但過程復雜，焙燒溫度高，產品獲得率低，純度也相對較低。
2.4溶膠凝膠法
溶膠凝膠法是一種低溫制備高純氧化鋁的重要方法。將高純度的鋁鹽在高純度的無機鹽或有機酸中水解生成水合物前驅體透明溶膠，然后將溶膠聚合凝膠化得到透明凝膠，凝膠進一步高溫加熱得高純氧化鋁。徐三魁等[6]用高純硝酸鋁在氨水體系下形成水合物前驅體制備溶膠，在凝膠化階段投入高純氧化鋁晶種，使用三氟化鋁作為添加劑，在較低溫度下制得高純納米氧化鋁。
2.5水熱合成法
水熱合成法對產品的純度和粒度控制容易，利用水溶液作為反應體系，通過加熱加壓增大前驅體的溶解度，高純鋁與水蒸氣作用直接水解為氫氧化鋁，在降溫的過程中析出氧化鋁，避免氫氧化鋁煅燒產生硬團聚，再經干燥、煅燒等工序即可制得氧化鋁粉體。
Deng等[7]首先在室溫下將NaOH溶于氨水，再緩慢加入氯化鋁制得乳白色絮狀前驅體，然后使用水熱合成法，通過調整溶液pH值制得一水軟鋁石納米粉體。該法的缺點是設備投資大，高溫高壓具有一定的危險，氫氧化鋁轉化為氧化鋁的效率低，通常需要添加晶種降低相轉變溫度。
2.6沉淀法
沉淀法分為三類：直接沉淀法得到的產品粒度不均勻，分散性差；均勻沉淀法團聚少、反應速度可控性好；共沉淀法作用于混合后的溶液，各組分混合沉淀。肖勁等將硫酸鋁霧化于沉淀劑碳酸銨溶液中，添加分散劑，應用沉淀-正丁醇共沸蒸餾法制備優質類球形超細α-氧化鋁粉體。
3.1氧化鋁單晶藍寶石的應用
氧化鋁單晶作為一種優良透波材料，在紫外、可見光、紅外波段、微波都具有良好的透過率，可以滿足多模式復合制導（電視、紅外成像、雷達等）的要求，在軍事工業等領域被用作窗口材料及整流罩部件，在光電通訊領域作為重要的窗口材料使用。大尺寸藍寶石單晶，其內部缺陷很少，沒有晶界、孔隙等散射源，強度的損失很小，透波率很高，是目前透波部件的首選材料。
由于藍寶石電絕緣、透明、易導熱、硬度高，因此可以用來作為集成電路的襯底材料，可廣泛用于發光二極管（LED）及微電子電路，從而替代高價的氮化硅襯底，制作超高速集成電路。[8]
此外，藍寶石可以做成光學傳感器以及其它一些光學通信和光波導器件。如高溫高壓或真空容器的觀察窗、液晶顯示投影儀的散熱板、有害氣體檢測儀和火災監測儀的窗口、光纖通訊接頭盒等。
3.2透明陶瓷
高純氧化鋁作為一種重要的透明陶瓷材料，其用途之一就是制造高壓鈉燈管。高壓鈉燈是一種發光效率很高的電光源，在鈉蒸汽放電時會長生1000℃以上的高溫，具有很強的腐蝕性，玻璃燈管根本就沒法耐受，直到有了高純氧化鋁透明陶瓷，高壓鈉燈才得到實際應用。
透明高純納米氧化鋁精細陶瓷不僅能透光，而且具有耐高溫、耐腐蝕、高絕緣、高強度、介質損耗小等性能，是一種優良的光學陶瓷，還可作微波爐窗等。
3.3發光材料
高純氧化鋁應用與稀土三基色熒光粉的重要物質之一。三基色熒光粉是能通過放電較好產生紅、綠、藍三種顏色的發光物質，其發光效果比鹵粉熒光燈應用價值更高。
3.4拋光磨料
用于精密拋光用的高純納米氧化鋁，雜質含量低，粒徑小，具有拋光效率高、拋光光澤度高等特性，廣泛應用于精密拋光工業，并能滿足低雜質含量要求的產品的精密拋光要求。適合用于藍寶石、玻璃、金屬、半導體、塑料等材料的精密拋光，達到鏡面效果，不易產生缺陷。
3.5電池行業
高純納米氧化鋁作為陶瓷涂層涂到鋰電池正負極間隔膜上，起到耐熱，耐高溫，絕緣的作用，從而可以防止動力電池因溫度過高，隔膜熔化而短路。[9]
隨著高新技術的興起與發展，未來市場對高純氧化鋁粉體的需求不斷增加，這必將推動高純氧化鋁粉體制備技術向低成本、規模化不斷發展。另一方面，更新技術，提升產品品質以打開諸如人體晶體、催化劑載體等高端市場，從而打破國外產品在這些領域一統天下的局面是國內高純氧化鋁制備企業發展壯大的必由之路。
[1]王守平，孫俊才，馬雪剛，等.硫酸鋁銨制高純氧化鋁粉的性能表征[J].真空電子技術，2007，2007（4）：10-13.
[2]殷永泉，蘇繼新，崔得良.高純超細氧化鋁的清潔生產工藝[J].化工環保，2001，21（4）：238-239.
[3]林元華，張中太，黃傳勇，等.前驅體熱解法制備高純超細α-Al2O3粉體[J].硅酸鹽學報，2000，28（3）：268-271.
[4]王偉禮，畢見強，邢政，等.氯化銨對AACH熱分解制備納米α-Al2O3的影響[J].人工晶體學報，2009，38（2）：309-312.
[5]鄧華，肖勁，高慧妹，等.添加劑對超細α-Al2O3的制備及其性能影響[J].材料與冶金學報，2007，6（4）：274-278.
[6]付高峰，畢詩文.超細氧化鋁粉末制備技術[J].有色礦冶，2000（1）：39-41.
[7]劉建良，孫加林，施安，等.高純超細氧化鋁粉制備方法最新研究進展[J].昆明理工大學學報（自然科學版），2003，28（3）：22-24.
[8]唐海紅，趙志英，焦淑紅，等.高純超細氧化鋁的制備[J].有色金屬（冶煉部分），2003（3）：42-43.
[9]徐三魁，孫保帥，陳金身，等.納米α-Al2O3超細磨料綠色制備工藝的研究[J].金剛石與磨料磨具工程，2006（1）：25-26.