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(zhì)活潑、低溫時近乎沒有熱的絕緣性等。由于其有著這么多優(yōu)異的性能，使得其現(xiàn)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(yī)藥材料等各個材料領(lǐng)域。

工業(yè)生產(chǎn)中，氧化鋁粉體通常以液相法工藝制備出前驅(qū)物后，再經(jīng)加熱失水或者分解得到。研究發(fā)現(xiàn)，氧化鋁粉在后期的煅燒過程中，雖然有存在著結(jié)構(gòu)變化，但最終所得粉體的形貌存在一定的繼承性和規(guī)律性，換句話說，即是前驅(qū)物的形貌基本反映了煅燒后的形貌。

一、氧化鋁粉與其前驅(qū)物形貌

近年來隨著新材料越來越引起人們的關(guān)注，氧化鋁粉體的應用領(lǐng)域被進一步拓寬。到目前為止，根據(jù)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(qū)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(yōu)勢,如具有高的介電常數(shù)、良好的熱力學性能、穩(wěn)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(guān)注的熱點，其形貌如下：

2、片狀氧化鋁和形貌

片狀結(jié)構(gòu)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(yōu)異的物理化學性能。從其結(jié)構(gòu)上看，片狀結(jié)構(gòu)具有較小的厚度以及較大的直徑厚度比。在徑向上，片狀結(jié)構(gòu)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(zhì)。其形貌如下：

3、花狀氧化鋁和期前驅(qū)物形貌

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

4、球狀氧化鋁和期前驅(qū)物形貌

球狀納米粉體由于其球狀結(jié)構(gòu)決定了其性質(zhì)穩(wěn)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(jié)構(gòu)性能穩(wěn)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(qū)物形貌

紡錘狀粉體往往是由片狀結(jié)構(gòu)自組裝而形成的三維結(jié)構(gòu)，因其在保持了片狀結(jié)構(gòu)比表面積較大的優(yōu)點的同時，也具有了三維結(jié)構(gòu)的優(yōu)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(zhuǎn)變

氧化鋁水合物(A12O3·n H2O)是制備氧化鋁常見的前驅(qū)體，根據(jù)結(jié)晶水的數(shù)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(jié)構(gòu)，拜耳石(Bayerite)、三水鋁石(Gibbsite)、諾爾石(Nordstrandite)。

一水氧化鋁有兩種晶體結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)的一水氧化鋁。

在工業(yè)生產(chǎn)中，氧化鋁粉通常由氧化鋁水合物經(jīng)過加熱失水或分解制得。在煅燒過程中，轉(zhuǎn)化路徑受到各種因素的影響，例如前驅(qū)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(zhuǎn)化為一定形貌的α-A12O3 粉，熱轉(zhuǎn)化路徑如下：

氧化鋁晶型的轉(zhuǎn)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(jié)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(chǎn)生劃痕；在石油化學工業(yè)中，對氧化鋁載體的孔徑分布和孔結(jié)構(gòu)提出了越來越高的要求，球狀氧化鋁粉體可通過調(diào)整粒級配置來調(diào)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(chǎn)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(huán)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(wǎng)絡(luò)，相對于其它形貌的氧化鋁粉，片狀氧化鋁粉對環(huán)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(xiàn)出了優(yōu)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(yè)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(nèi)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(zhì)常數(shù)等特性，故在半導體和光學材料等領(lǐng)域有重大潛力及開發(fā)意義。

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