前言

1925年德国化学家约翰•勃姆（1895-1952）首先发现了勃姆石，认为它是铝土矿的主要组成部分。1927年德拉帕兰特对普罗旺斯地区的莱博铝土矿进行分析，证实了这一推测，并将矿石正式以发现者的名字命名为勃姆石。勃姆石是制备不同晶型氧化铝的重要前驱体材料，在吸附分离、催化、复合材料、液晶、医学、光学、传感器等领域都有广泛应用。近年来，随着隔膜技术战升级，国内纷纷预测勃姆石涂覆市场契机来临。

01勃姆石的结构及性质

勃姆石又称软水铝石，分子式为 γ-AlOOH（γ 相的一水合氧化铝），属于正交晶系，具有层状结构，每单一结构层内，氧离子以立方密堆积排列在八面体的顶点，铝离子位于八面体的中央形成双层结构，氢氧根位于层状结构的表面上，层与层之间由氢键连接在一起 [1] 。

勃姆石晶格结构示意图 [2]

通常勃姆石为白色晶体粉末，但由于其中含有的杂质，使得其常显示黄色，摩氏硬度为3~3.5，比重为3~3.07。因其独特的晶体结构和形态，勃姆石具有零点电荷、界面自由能高、孔隙率大、比表面积大、分散性好、胶溶性好、耐热度高等特点，在工业生产中应用广泛。

02勃姆石的制备

2.1勃姆石的制备方法

勃姆石是热力学的亚稳相，高温下易脱水形成铝的氧化物。目前勃姆石的合成方法众多，主要包括微乳液法 、溶胶-凝胶法、电化学法、蒸汽辅助干凝胶转化法以及蒸汽辅助湿凝胶转化法等方法。

2.1.1微乳液法

用水溶液和一种与水互不相溶的溶剂混合在一起再加入某种表面活性剂或助表面剂形成微乳液体系。

特点：制备过程简单，操作简便，可以人为的通改变表面活性剂的种类和反应条件来改变颗粒的尺寸；可以选择不同结构和性质的表面活性剂来修饰微乳液晶体的表面以得到不同性质和形貌的纳米材料；表面活性剂的使用可以防止制备的勃姆石发生团聚和结构性坍塌，最终得到稳定性好的勃姆石 [3] 。

2.1.2溶胶-凝胶法

主要分为成胶、老化，煅烧三个过程，最后得到产品勃姆石。

特点：可以人为的控制三个过程以得到不同结构形貌的勃姆石，该方法操作简便，得到的勃姆石粒度分散均匀，纯度更高。

2.1.3电化学法 [4]

通过电化学沉淀过程直接将产物沉淀在反应器内。

特点：制备过程无毒无害，操作简便，容易处理，而且能通过高强度电流得到高纯度的样品。

2.1.4热溶剂热法

将反应液在水热釜内经过高温高压处理，再经过离心过滤洗涤干燥后得到勃姆石样品。

特点：该方法的设备简单，操作过程简便，而且反应过程中是密闭状态，制备过程中不会产生有毒有害气体，被称为最绿色的合成路线。另外，通过水热法制备的勃姆石具有形貌尺寸可控、粒径分布窄、形貌均匀、团聚度低等特点 [4] 。

2.1.5水热偶合法

张熙曼 [5] 等将硫酸铝和尿素以一定比例溶解在蒸馏水中得到混合溶液，加入两亲嵌段共聚物作为形貌控制剂，最后通过微波辅助水热法制备得到了核壳状结构的超细勃姆石纳米粉体。

2.1.6蒸汽辅助干凝胶转化法 [6]

蒸汽辅助干凝胶法有别于水热法，它是将反应物凝胶与水溶液分开在不同容器内，利用水热过程中产生的高温高压蒸汽作用得到具有特殊形貌的纳米勃姆石材料。

特点：能够得到形貌新颖尺度均匀的超细纳米粉体。不受限于反应容器，能够得到孔隙率高、比表面积大、纯度高的勃姆石晶体。

2.1.7蒸汽辅助湿凝胶转化法

蒸汽辅助湿凝胶转化法的制备方法和蒸汽辅助干凝胶转化法的方法大同小异，只是将干凝胶替换成湿凝胶，其它反应设备、过程都一样。

以水热（溶剂）法以及微波水热法等为典型代表的液相合成法，因具有污染小、操作简便、产品性能优良且生产成本低等特点，是近年来广受关注的一种制备各种复杂形貌勃姆石材料的方法，也是公认的比较有发展前途的方法之一。

2.2不同形貌的纳米勃姆石的制备

近年来，各种纳米材料的制备方法层出不穷，各种形貌的勃姆石也随之相继被制备出来。自从Bugosh首次通过水热法合成了纤维状勃姆石以来，国内外研究人员先后制备出了纳米线、纳米管、纳米棒、纳米纤维、纳米片以及花瓣形和空心球形等一系列不同形貌的纳米勃姆石。

2.2.1纤维状勃姆石

Zhu等向含有勃姆石和聚环氧乙烷混合物的水热釜中以固定时间间隔间歇性地加入新鲜含铝水合物（主要含有氢氧化铝），结果发现勃姆石纳米纤维长度由原来的40~50nm增长至100nm。表面活性剂聚环氧乙烷分子在纳米纤维的生长上起了重要作用，它与铝水化合物表面形成了氢键，引导了铝水化合物的组装排列，同时纳米纤维的结晶度也有了提高 [7] 。

2.2.2棒状勃姆石

纳米棒具备一微纳米粉体特有的属性，成为探索的一大热门领域。He等以AlCl 3 和NH 4 OH为起始反应物，H 2 SO 4 为形貌控制剂，经过水热反应后形成了沿着特定方向生长的勃姆石纳米棒。Chen等在水热环境下，通过控制加入碱的量，合成出了勃姆石纳米棒和纳米片。实验表明，酸性环境有利于纳米棒的合成，碱性环境更有利于纳米片的形成 [7] 。

2.2.3片状勃姆石

片状纳米材料因有两个维度都在纳米级别，一个维度在微米级，因此具有宏观材料的物理化学性能，也兼具了纳米材料特有的性质。Huang Yingheng 等 [8] 研究者，以硫酸铝为铝源，碳酸氢铵为沉淀剂，PEG 400 为样貌控制剂，将混合物转移至水热釜中，经过水热处理最后得到了结晶度好、形貌规整、比表面积大、形似正六边形的片状结构勃姆石，最后通过煅烧制备出了片状的氧化铝纳米粉体。

2.2.4花状勃姆石

花状结构勃姆石及其氧化铝按照材料所处的维度属于三维纳米材料，一般情况下三维纳米材料多是有一维和二维纳米材料按照特定的方式排列而成，多数情况是靠材料的表面作用力和表面活性剂自组装而成。Li等以乙 醇和甲苯为溶剂对AlCl 3 ·6H 2 O进行溶剂热反应，成功制备出花状勃姆石，这些花状勃姆石是由勃姆石纳米片通过氢键组装而成。Tang等通过离子液体辅助水热法，即以离子液体氯化1-辛基-3-甲基咪唑作为模板剂，对AlCl 3 ·6H 2 O、尿素、蒸馏水和离子液体按一定比例组成的混合液进行水热反应。随着离子液体剂量的增多，勃姆石的形貌由初始的束状纳米片发展演变成最终形貌规整的花状结构 [7] 。

2.2.5球状勃姆石

Zhu Zhenfeng 等 [9] 研究者以氯化铝为铝源，氢氧化钠为沉淀剂，CTAB 为表面活性剂用于控制纳米球的制备，通过传统水热法成功合成了结构稳定的纳米球状勃姆石。

2.2.6空心球状勃姆石 [4]

空心球状和球状结构勃姆石最大的区别在于是否有球内空腔，类似于三维的花状结构。空心球状材料的生成过程并不符合能量最低原理，因此在制备空心球状勃姆石时，需要人为的加入表面活性剂和结构诱导剂促使其合成空心球状勃姆石及其氧化铝。Cai Weiquan 等研究者以硫酸铝和尿素为原料，将其溶解于蒸馏水中，然后向其加入酒石酸钠作为表面活性剂，采用水热法合成了空心球状的勃姆石，通过后处理除去球状所包含的表面活性剂。