多孔陶瓷膜由于具有优良的热稳定性、化学稳定性及易于清洗再生等优点而为广大学者所关注，目前在食品、医药、化工、冶金等领域得到广泛应用，特别是在水处理领域发挥重要作用。多孔陶瓷膜一般是由支撑体、过渡层及膜层三部分组成，其中支撑体是多孔陶瓷膜应用的基础，要求其具有足够的机械强度以及较高的渗透通量，以保证膜层在服役过程中的稳定性。商用陶瓷支撑体较常用的为氧化铝材质，所用氧化铝原料的粒径一般在20~40μm。对于99氧化铝陶瓷支撑体，为保证其具有足够机械强度，烧成温度一般为1700℃，甚至更高。因此如何降低氧化铝陶瓷支撑体的烧结温度，减少制备成本成为当前研究的重点。目前一般是引入合适的助烧剂(TiO2、高岭土等)，通过固相或液相烧结方式来实现氧化铝陶瓷支撑体的低温制备。Wang等以17.5μm的氧化铝为原料、淀粉作成孔剂、二氧化钛作助烧剂，在1400℃制备出开口气孔率大于40%、机械强度大于50MPa的氧化铝陶瓷支撑体，其中，二氧化钛引入质量小于10%，保温时间2~4h。Qi等[9]以30μm氧化铝为原料，引入15%二氧化钛作助烧剂，在1400℃保温2h，实现了氧化铝陶瓷支撑体的制备，其开口气孔率为41.4%，机械强度为32.7MPa。Wang等以16.14μm的氧化铝为原料、高岭土作助烧剂，在1200~1400℃范围内实现了系列氧化铝陶瓷支撑体的制备，其开口气孔率范围为56.2%~49.3%，机械强度范围为55~76MPa，并对其烧结过程进行了动力学研究。另外，对氧化铝粉体表面进行修饰处理，以提高其烧结活性，也可以降低烧结温度。胡锦猛等采用0.5μm氧化铝对22μm氧化铝表面进行包覆处理，在1550℃保温2h，实现了氧化铝陶瓷支撑体的制备，其开口气孔率为34%，机械强度为34.2MPa。但是，如何在较低烧结温度下(<1500℃)实现高纯氧化铝陶瓷支撑体(Al2O3>99%)的制备却鲜见报道。
以硫酸钛作前驱体，通过包覆工艺对氧化铝粉体表面进行修饰，实现了高纯氧化铝陶瓷支撑体在1400℃的制备(其中，引入二氧化钛质量为0.5%)。系统研究了包覆后氧化铝坯体的烧结特性，烧结温度对氧化铝陶瓷支撑体显微结构、孔径尺寸分布及基本性能的影响。
实验
1、原料
工业级氧化铝(纯度>99.7%，D50=20μm)；硫酸钛(分析纯)；氨水(分析纯)；5%(质量分数)聚乙烯醇溶液(自制)。
2、样品制备
将氧化铝微粉置于玻璃容器中，以去离子水为分散介质，边搅拌边加入硫酸钛(添加质量等同于0.5%的二氧化钛)，然后滴加氨水将pH值调节至10，继续搅拌均匀后，将粉体洗涤、干燥后备用。在透射电子显微镜下(图1)可以看到在氧化铝颗粒表面包覆有一薄层物质，表明采用硫酸钛作为前驱体对氧化铝颗粒表面进行了较好的修饰。
将包覆粉体置于氧化铝研钵内，以聚乙烯醇溶液作为黏结剂研磨混合均匀。所得粉体于压片机上压制成直径为20mm、厚度为2.3~2.5mm的圆片状坯体及尺寸为8mm×(4.0~4.5)mm×55mm的条状坯体，成型压力均为160MPa。
坯体干燥后，在1350~1500℃温度区间内每隔50℃选择6555个烧结温度，保温2h，升温速率为2℃/min；然后以5℃/min降至500℃后，自然冷却至室温。
3、样品表征
采用DIL402PC型热膨胀仪对坯体烧结过程进行分析(测定温度范围：室温~1480℃)。采用D8Advance型X射线衍射仪对烧结样品进行物相分析。采用LEO-1530型场发射电子显微镜对烧结样品的微观形貌进行观察。
依据烧结前后样品的直径尺寸计算其线性收缩率。依据Archimedes原理，采用煮沸法测定烧结样品的气孔率。采用AutoporeⅣ9520型压汞仪测定烧结样品的孔径尺寸分布。依据文献采用的表征方法测定烧结样品的氮气通量。采用AG-2000型实验机测定烧结样品的机械强度(跨距为30mm，加载速率为0.5mm/min)。依据烧结样品在酸(10%硫酸溶液)、碱(1%氢氧化钠溶液)中的质量损失率来表征氧化铝陶瓷支撑体的化学稳定性(室温，浸泡时间为10d)。
研究结果表明：
1)以硫酸钛作前驱体，对氧化铝微粉表面实现了良好的修饰。氧化铝大颗粒之间依靠二氧化钛与氧化铝的固溶反应及固相烧结反应实现颈部烧结，进而实现了氧化铝陶瓷支撑体的低温制备。
2)在1350~1500℃制备得到了系列氧化铝陶瓷支撑体，其中烧结温度以1400℃为宜(保温2h)，制备得到支撑体的开口气孔率为33.2%，平均孔径尺寸为3.69μm，机械强度为57.1MPa，0.1MPa气体压力差下氮气通量为959m3/(m2·h)，同时也具有良好的耐酸、碱腐蚀性能，可满足苛刻环境下的应用。
3)通过包覆工艺来提高氧化铝颗粒表面的烧结活性，进而实现高纯氧化铝陶瓷支撑体的低温烧结。