“變化多端”的氧化鋁

中國粉體網訊  氧化鋁，化學式為Al₂O₃，作為地殼內含量僅次于二氧化硅的氧化物，氧化鋁廣泛存在于長石、云母等礦物之中。

氧化鋁晶體結構復雜，有許多同素異構體，可分為α、β、γ、δ、ε、ζ、η、θ、κ、λ、ρ、χ等十幾種晶型，α-Al₂O₃是穩定相，其余晶型為過渡相，在1200℃都會向α相轉換，轉換過程包括化學鍵的斷裂和組合，屬于晶格重組，需要非常大的能量，是一個不可逆的過程。

氧化鋁的晶體結構模型圖

α-Al₂O₃

α-Al₂O₃俗稱剛玉，屬于HCP結構，屬于三方晶系，密度為3.96～4.01g/cm³，是一種化學性能非常穩定的無機非金屬材料，硬度高（莫氏硬度9），熔點高（2050℃），強度高，耐磨性好，耐腐蝕性好，電阻率高。所以α-Al₂O₃微粉在耐火材料、特種陶瓷、碾磨材料、化工、電子等領域有著廣泛的應用。國內制備α-Al₂O₃的方法主要采用直接煅燒工業氧化鋁的方法。根據工業氧化鋁的粒度和不同的煅燒溫度，得到活性α-Al₂O₃粒度、形貌也不相同。

α-Al2O3的主要性質

目前α-Al₂O₃被廣泛應用于研磨材料、耐火材料、集成電路基板和結構功能陶瓷等領域。

β-Al₂O₃

β-Al₂O₃不是傳統意義上的氧化鋁，其主要出現兩種，一種是氧化鋁與氧化鈉的復合物，還有一種是氧化鋁與氧化鎂的復合物，它們的特點是其粉體的形貌控制較難。

β-Al₂O₃晶體與α-Al₂O₃晶體氧原子的緊密堆積排列不同，其具有層狀結構，堿金屬離子或者堿土金屬離子層尖晶石結構單元交替堆積而成，氧離子則按立方緊密堆積排列，金屬離子如Na+可以在該平面層內快速擴散，因此β-Al₂O₃晶體可以導電，是一類重要的固體電解質。因此可利用β-Al₂O₃來制備鈉-硫電池中的固態電解質隔膜材料，還可以起到離子導電和隔離電池陰陽兩極的重要作用。除此之外，β-Al₂O₃還可以用作耐火材料以及電子領域里如用于電子手表、照相機、聽診器和心臟起搏器等器件中。

γ-Al₂O₃

γ-Al₂O₃是一種重要的多孔性物質，其比表面積較大，具有吸附功能好、化學反應活性大和催化性好等優點，又被稱為活性氧化鋁，它的主要用途是作為吸附劑、干燥劑和催化劑的載體，常用于石油化工和環境保護領域。

θ-Al₂O₃

θ-Al₂O₃的熱性能和其他性能介于α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃之間，它是一種更穩定的氧化鋁，其結構幾乎不含水分。

δ-Al₂O₃

δ-Al₂O₃的比表面積較小，孔容較小，但其晶型的峰值較其它無水氧化鋁變體的峰值要強一些。δ-Al₂O₃的晶體結構模型來自于無機晶體數據庫（ICSD#40200），為四方晶系，空間群為P-4M2。該材料具有強吸附能力和催化活性，常常被用作吸附劑、干燥劑以及催化劑載體。

η-Al₂O₃

η-Al₂O₃具有和γ-Al₂O₃相差不大的孔容和比表面積，表面酸性比Al₂O₃要強，主要用作催化劑的載體。η-Al₂O₃的晶體結構模型來自于無機晶體數據庫（ICSD#28919），為立方晶系，空間群為FM-3M。

κ-Al₂O₃

κ-Al₂O₃是活性氧化鋁的一種。κ-Al₂O₃的晶體結構模型來自于無機晶體數據庫（ICSD#94485），為正交晶系，空間群為Pna21。其主要用做耐火材料結合劑、凈化劑、吸附劑等。

σ-Al₂O₃

σ-Al₂O₃與η-Al₂O₃的結構相似，其晶體結構模型來自于無機晶體數據庫（ICSD#69213），為立方晶系，空間群為FD-3MS。

ρ-Al₂O₃、χ-Al₂O₃

ρ-Al₂O₃和χ-Al₂O₃是無定形的氧化鋁，是所有氧化鋁中唯一具備水化膠凝特性的氧化鋁，在國內又被稱為快脫粉。因其熱穩定性差，所以時常發生水化反應并伴隨熱穩定性較差。

由于氧化鋁的晶體結構種類較多，在不同變體之間性質差異較大，決定了它在各種領域都有著一定的應用。

（中國粉體網/山川）

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