詳解氧化鋁粉體的形貌及其應用

超細氧化鋁粉體主要性能有：納米效應、較大的比表面積、強烈的光吸收能力、低熔點、化學性質活潑、低溫時近乎沒有熱的絕緣性等。由于其有著這么多優異的性能，使得其現在廣泛的應用于：陶瓷材料、催化劑及催化劑載體、光電 材料、復合及涂層材料、生物及醫藥材料等各個材料領域。

工業生產中，氧化鋁粉體通常以液相法工藝制備出前驅物后，再經加熱失水或者分解得到。研究發現，氧化鋁粉在后期的煅燒過程中，雖然有存在著結構變化，但最終所得粉體的形貌存在一定的繼承性和規律性，換句話說，即是前驅物的形貌基本反映了煅燒后的形貌。

一、氧化鋁粉與其前驅物形貌

近年來隨著新材料越來越引起人們的關注，氧化鋁粉體的應用領域被進一步拓寬。到目前為止，根據用途已成功制備出的氧化鋁形貌有：棒狀、片狀、花狀、球狀、紡錘狀等。

1、棒狀氧化鋁和期前驅物形貌

棒狀材料，作為一種一維材料，具有很多其他形貌所不具備的優勢,如具有高的介電常數、良好的熱力學性能、穩定的化學性能以及出色的機械性能，這些都使得棒狀氧化鋁成為人們關注的熱點，其形貌如下：

2、片狀氧化鋁和形貌

片狀結構氧化鋁粉體相對于其他形貌的氧化鋁粉體具有：熔點高、耐磨損、抗腐蝕、抗氧化等優異的物理化學性能。從其結構上看，片狀結構具有較小的厚度以及較大的直徑厚度比。在徑向上，片狀結構往往是微米級，而在厚度上，又能夠達到納米級，這就使得其可以同時具有微米材料和納米材料共同的性質。其形貌如下：

3、花狀氧化鋁和期前驅物形貌

花狀結構氧化鋁是在一維或者二維結構的氧化鋁按照某種方式（例如，以某點為中心，圍繞中心旋轉或者排列）自組裝而成的三維結構。組裝方式的不同決定這三維花狀結構的差異。這種結構在保持其一維或者二維結構自身性質的同時，還具有三維結構的優勢，其形貌如下：

4、球狀氧化鋁和期前驅物形貌

球狀納米粉體由于其球狀結構決定了其性質穩定，由于易于形成緊密堆積，所以抗壓能力出眾，同時由于其各向同性，并且結構性能穩定，是作為催化劑載體的最佳形貌，也是制備導熱高分子材料的不二之選。其形貌如下：

球形氧化鋁SEM圖

5、紡錘狀氧化鋁和期前驅物形貌

紡錘狀粉體往往是由片狀結構自組裝而形成的三維結構，因其在保持了片狀結構比表面積較大的優點的同時，也具有了三維結構的優點，這就使得其吸附性能更加出色，其形貌如下：

二、氧化鋁粉制備過程中的晶型轉變

氧化鋁水合物(A12O3·n H2O)是制備氧化鋁常見的前驅體，根據結晶水的數量，可以分為三水氧化鋁(Al(OH)3)和一水氧化鋁(AlOOH)兩類，三水氧化鋁有三種晶體結構，拜耳石(Bayerite)、三水鋁石(Gibbsite)、諾爾石(Nordstrandite)。

一水氧化鋁有兩種晶體結構，分別是一水硬鋁石(α-AlOOH)和一水軟鋁石(γ-AlOOH)。在特定條件下，三水氧化鋁可以脫去部分羥基縮合水，形成不同結構的一水氧化鋁。

在工業生產中，氧化鋁粉通常由氧化鋁水合物經過加熱失水或分解制得。在煅燒過程中，轉化路徑受到各種因素的影響，例如前驅體種類、煅燒制度（煅燒氣氛、升溫速率）、添加劑等，最終在高溫下所有的氧化鋁都將轉化為一定形貌的α-A12O3 粉，熱轉化路徑如下：

氧化鋁晶型的轉換

三、不同形貌氧化鋁粉體的實際應用

1、球狀氧化鋁粉體的應用

球形微粉有良好的流動性和燒結特性，對于陶瓷制品流延成型極為有利；作為研磨拋光材料，球形氧化鋁可以避免產生劃痕；在石油化學工業中，對氧化鋁載體的孔徑分布和孔結構提出了越來越高的要求，球狀氧化鋁粉體可通過調整粒級配置來調控形成催化劑載體顆粒的孔徑及其分布；對于注射成型的陶瓷，使用的球狀氧化鋁可以提高熔體的流動性，同時減少對模具的磨損，提高模具的使用壽命從而降低生產成本。

金戈新材球形氧化鋁應用

2、片狀氧化鋁的應用

片狀α相氧化鋁具有特殊的物理化學性能，而且具有易分散等特點。作為環氧樹脂中的填料，片狀氧化鋁相互連接成橋，整體形成橋狀網絡，相對于其它形貌的氧化鋁粉，片狀氧化鋁粉對環氧樹脂的總體導熱率貢獻更大；另外片狀氧化鋁粉體具有良好的附著力、顯著的屏蔽效應與反射光線的能力，在涂料、顏料、化妝品、汽車表面 漆等方面，展現出了優異的性能。特別在顏料方面，利用片狀氧化鋁替代天然云母片作為包覆的基底材料，在其上包覆一層或幾層具有不同色彩的金屬或金屬氧化物，得到具有隨角異色效果的新一代珠光顏料。

3、棒狀氧化鋁粉的應用

在石油工業中的渣油加氫處理過程中，利用氧化鋁納米棒可以堆積成開放的孔道，由其作為載體制成的催化劑適合用于內擴散控制的反應過程。另外一維納米材料具有低導磁性、高熱傳導性和高電介質常數等特性，故在半導體和光學材料等領域有重大潛力及開發意義。

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