常见氧化铝晶型结构及其应用
氧化铝陶瓷
前言
作为陶瓷原料主要成分之一的氧化铝在地壳中 含量非常丰富, 在岩石中平均含量为15 .34 %, 是自然界中仅次于SiO2 存量的氧化物
据研究报道，Al2O3 有12 种同质多晶变体 应用较多的主要有3 种， 即α- Al2O3、β-
按原料分类
一般应用于陶瓷工业的氧化铝主要有2 大类 一类是工业氧化铝 另一类是电熔刚玉。
按原料分类
工业氧化铝一般是以含铝量高的天然矿物铝土 矿(主要矿物组成为铝的氢氧化物, 如一水硬铝 石、一水软铝石等氧化铝的水化物组成)和高岭 土为原料, 通过化学法(主要是碱法, 多采用拜尔 法—碱石灰法)处理, 除去硅、铁、钛等杂质制 备出氢氧化铝, 再经煅烧而制得, 其矿物成分绝 大部分是γ-Al2O3 。工业氧化铝是白色松散的 结晶粉末, 颗粒是由许多粒径<0 .1 μm 的γAl2O3 晶体组成的多孔球形聚集体, 其孔隙率 约为30 %, 平均粒径为40--70 μm。
Al2O3 和γ-Al2O3，这3 种晶体的结构不同， 故它们的性质具有很大的差异
常用氧化铝晶型
α-Al2O3（刚玉） 是氧化铝各种型态中最稳定的晶型, 也是自然
界中惟一存在的氧化铝的晶型。 是三方晶系， 单位晶包是一个尖的菱面体，密
度为3.96--4.01g/cm3 ，其结构最紧密、化学 活性低、高温稳定性好、电学性能优良并且机 械性能也最佳，在一定条件下可以由其它的两 种晶体转换而来。
应用中的主要产品
主要有以下系列产品: ①耐磨耐腐蚀氧化铝球、衬; ②氧化铝耐磨陶瓷罐; ③化工行业用氧化铝填料球; ④耐磨氧化铝衬板、衬片; ⑤耐磨耐腐蚀氧化铝球阀; ⑥油田用氧化铝缸套; ⑦油田用氧化铝陶瓷旋流器; ⑧各种氧化铝陶瓷材料制品常低,通常 只有3MPa. m1 /2,脆性限制其优良性能的发挥 和更广泛的应用,因此增韧研究成了氧化铝结构 陶瓷材料研究的核心课题。
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷摘要：本文介绍了氧化铝陶瓷的结构、制备、性能及用途。
关键字：氧化铝陶瓷、Al2O3正文：一、氧化物陶瓷简介按照传统的分类方法，陶瓷可分为普通陶瓷和特种陶瓷（精细陶瓷），这两类陶瓷间没有严格的界限，有的陶瓷品种可以一种多用。
工业Al2O3，是由铝矾土(Al2O·3H20)和硬水铝石制备的，对于纯度要求高的Al2O3，一般用化学方法来制备。
电熔刚玉即是用上述原料加碳在电弧炉内于2000—2400℃熔融而制得，也称人造刚玉。
Al2O3有许多同质异晶体，目前已知的有10多种，主要有3种晶型，即Al2O3 、Al2O3 、Al2O3 。
其结构不同性质也不同，在1300℃以上的高温时几乎完全转化为Al2O3。
Al2O3属尖晶石型(立方)结构，氧原子呈立方密堆积，铝原子填充在间隙中，在高温下不稳定，力学性能、电学性能差，在自然界中不存在。
由于结构疏松，因此，也可用它来制造某些特殊用途的多孔材料。
Al2O3是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物。
它的化学组成可以近似地用RO·6 Al2O3和R2O·11 Al2O3来表示(RO指碱上金属氧化物，R2O指碱金属氧化物)，其结构由碱金属或碱土金属离子如[NaO]-层和[Al11O12]+类型尖晶石单元交叠堆积而成。
氧离子排列成立方密堆积，Na+完全包含在垂直于c轴的松散堆积平面内，在这个平面内可以很快扩散，呈现离子型导电现象。
Al2O3属三方晶系，单位晶胞是一个尖的菱面体，在自然界只存在Al2O3，如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等矿物。
Al2O3结构最紧密、活性低、高温稳定。
它是三种形态中最稳定的晶型，电学性能最好，具有良好的机械和电学性能，一般氧化铝陶瓷都由Al2O3来制取。
二、氧化铝陶瓷的制造工艺氧化铝陶瓷是一种以Al2O3为主晶相的陶瓷材料，其氧化铝含量一般在75％～99％之间。
习惯上以配料中氧化铝的含量进行分类，氧化铝含量在75％左右的为"75瓷”，含量在99％的为“99瓷”等。
氧化铝的分类与运用
氧化铝的分类与运用作者：聂瑞亨来源：《中国科技博览》2018年第17期[摘要]氧化铝常被用作加氢处理催化剂的载体，由于渣油分子量较大，直链较多，很难进出普通氧化铝的孔道内，从而导致渣油的加氢处理效率不理想。
目前工业上主要通过沉淀、干燥和焙烧氢氧化铝前驱体来制备氧化铝载体，其孔道通透性低，孔径偏小且分布较宽，难以满足日趋变重的重质油的加氢处理过程，因而制备出具有高比表面积、高度有序结构、大孔径、表面酸性中心等突出特点的氧化铝材料，显得尤为重要。
[关键词]氧化铝；制备；运用；中图分类号：TQ133.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0340-02针对化学品氧化铝的分类繁多而易产生混淆的情况，在按照化学通式进行了分类的同时，介绍了其各种中文译名，提倡用建议名称来区分各类化学品氧化铝，并在此基础上介绍了各种氧化铝之间的热变化和基本用途。
一、氧化铝介绍氧化铝有12种以上，目前主要使用的有α-A12O3、β-A12O3和γ-A12O3这3种晶型。
其中γ-A12O3只在低温下稳定存在，高温下会变得不稳定，不会溶解于水，但会溶于酸、碱。
因其有较大的比表面积，常用于吸附剂、催化剂及其载体。
α-A12O3是在较高温度下可以稳定存在的相态，其熔点为2050℃，不溶于水，亦不溶于酸和碱，耐腐蚀，化学性质稳定，常见以刚玉为代表。
其他相态暂认为是过渡态或不稳定态，研究较少。
氧化铝发展至今，已出现许多可行性工艺，根据其应用不同而有针对性地加工处理，可得到特定需求的满意产品。
对其形貌的研究亦多元化，几乎所有的合成中，都在寻找一种令合成产品优越、操作简单且能耗最低的方法。
按照氧化铝生长平面空间方向的不同可分为一维棒状、片层状及球曲面状。
二、化学品氧化铝分类化学品氧化铝种类繁多，根据有色金属行业标准YS/吨619-2007《化学品氧化铝种类及牌号命名》，按化学成分将化学品氧化铝分为5类：氢氧化铝系列、特种氧化铝系列、拟薄水铝石系列、沸石系列和铝酸盐水泥系列。
氧化铝分类
氧化铝课题资料总结1 氧化铝晶型1.1 α-Ａｌ2Ｏ3α-Ａl2Ｏ3属三方晶系,在铝的氧化物中是最稳定的相,具有熔点高、硬度大、耐磨性好、机械强度高、电绝缘性好、耐腐蚀等性能,是制造纯铝系列陶瓷、磨料、磨具及耐火材料的理想原料。
1.2 β-Ａｌ2Ｏ3β-Ａl2Ｏ3并非氧化铝的异构体,而是一种铝酸盐。
通式为Ｍ2Ｏ.ｘＡl2Ｏ3,Ｍ为一价阳离子,也可被二价或三价阳离子置换。
β-Ａl2Ｏ3属六方晶系,具有密度大、气孔率低、机械强度高、耐热冲击性能好、离子导电率高、粒度分布均匀且细、晶界阻力小等特点。
它可用作钠硫(Ｎａ/Ｓ)蓄电池中的固体电解质薄膜陶瓷隔板,既作为离子导电体,又具有隔离钠阴极和多硫钠阳极的双重作用;还可用于室温电池,钠热敏元件,制作玻璃、耐火材料和陶瓷的原料等。
1.3 γ-Al2O3γ-Ａl2Ｏ3是由一水软铝石在低温(500～750℃)煅烧得到,γ-Ａl2Ｏ3属立方晶系,为多孔性、高分散度的固体物料,具有很大的比表面积,活性大,吸附性能好。
它广泛应用于各种行业中的吸附剂和脱水剂、汽车尾气净化剂;制备航天航空、兵器、电子、特种陶瓷等尖端材料的原料,石油化工和化学工业中用作催化剂(炼制石油)或载体(使石油氢化)。
纳米γ-Ａl2Ｏ3ＣＭＰ(化学机械抛光)浆料可用于集成电路生产过程中层间钨、铝、铜等金属布线材料及薄膜材料的表面平坦化,以及高级光学玻璃、石英晶体及各种宝石的化学机械抛光。
1.4 δ-Ａl2Ｏ3δ-Ａl2Ｏ3是由一水软铝石在800～1 050℃煅烧得到,δ-Ａl2Ｏ3属四方晶系,有强吸附能力和催化活性,可用作吸附剂、干燥剂、催化剂及其载体。
1.5 η-Ａl2Ｏ3η-Ａl2Ｏ3是由拜尔体的氢氧化铝在一定的升温速率下在400～750℃煅烧得到,η -Ａl2Ｏ3属立方晶系,具有比较大的孔容和比表面积,主要用作催化剂的载体。
1.6 θ-Ａl2Ｏ3θ-Ａl2Ｏ3是由拜尔体的氢氧化铝在一定的升温速率下在900～1 100℃煅烧得到,θ-Ａl2Ｏ3属单斜晶系,其性能介于γ-Ａl2Ｏ3和α-Ａl2Ｏ3之间,常与γ-Ａl2Ｏ3和α-Ａl2Ｏ3共存。
氧化铝基共晶陶瓷
氧化铝基共晶陶瓷
氧化铝基共晶陶瓷是一种具有特殊结构和性能的陶瓷材料。
它由氧化铝和其他金属氧化物组成，呈共晶结构，具有优异的物理和化学性质。
下面将从材料性质、制备方法、应用领域等方面来介绍氧化铝基共晶陶瓷。
氧化铝基共晶陶瓷具有优异的高温性能。
它的熔点高，能够在高温环境下保持稳定性。
此外，其热膨胀系数小，热导率高，具有良好的导热性能。
这些特性使得氧化铝基共晶陶瓷在高温应用领域中得到广泛应用。
氧化铝基共晶陶瓷具有优异的机械强度和硬度。
它的结晶方式决定了其具有高强度和优良的耐磨性。
因此，氧化铝基共晶陶瓷常用于制造耐磨零件和工具，如陶瓷刀具、陶瓷轴承等。
制备氧化铝基共晶陶瓷的方法有多种。
常见的方法包括固相烧结法、热等静压法和凝胶注模法等。
其中，固相烧结法是最常用的制备方法之一。
它通过将粉末原料混合均匀，并在高温下进行烧结，使其形成致密的陶瓷。
氧化铝基共晶陶瓷在各个领域都有广泛的应用。
在航空航天领域，它常用于制造发动机部件和热隔热材料。
在电子领域，氧化铝基共晶陶瓷被用作绝缘材料和电子封装材料。
在化工领域，它被用作耐腐蚀材料和催化剂载体。
此外，氧化铝基共晶陶瓷还在医疗领域和
能源领域等方面得到了广泛应用。
氧化铝基共晶陶瓷是一种具有特殊结构和性能的陶瓷材料。
它具有优异的高温性能和机械性能，可以应用于多个领域。
通过不同的制备方法，可以获得不同性能的氧化铝基共晶陶瓷。
随着科技的不断进步，氧化铝基共晶陶瓷在各个领域的应用将会更加广泛。
氧化铝的相变体积变化
氧化铝的相变体积变化引言氧化铝是一种常见的无机化合物，具有广泛的应用领域。
在实际应用中，了解氧化铝在不同温度下的相变体积变化对于材料的设计和性能调控非常重要。
本文将探讨氧化铝的相变行为以及其体积变化规律。
氧化铝的基本性质氧化铝（Al2O3）又称为红宝石、蓝宝石等，是一种无机化合物。
它具有高熔点、高硬度、高导热性和优良的绝缘性能等特点，因此被广泛应用于陶瓷、电子元件、涂料、耐火材料等领域。
氧化铝存在多种晶型，包括α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3等。
其中α-Al2O3是最稳定的晶型，在自然界中以刚玉的形式存在。
相变与体积变化相变是指物质在温度或压力改变下从一种物态转变为另一种物态的过程。
在相变过程中，物质的体积通常会发生变化。
对于氧化铝来说，不同晶型的相变体积变化存在差异。
以α-Al2O3为例，它在高温下会发生相变转变为其他晶型，如β-Al2O3或γ-Al2O3。
这种相变过程中，氧化铝的体积会发生明显的变化。
α-Al2O3到β-Al2O3的相变α-Al2O3到β-Al2O3的相变是氧化铝相变中最常见的一种。
该相变通常发生在约1100摄氏度的温度下。
在这个温度范围内，α-Al2O3晶体结构发生改变，形成新的晶体结构β-Al2O3。
与α-Al2O3相比，β-Al2O3具有更大的晶胞体积。
根据实验测定和理论计算，α-Al2O3到β-Al2O3的相变体积增大约为18%。
这意味着，在相同质量条件下，经过相变后的氧化铝体积会增加18%左右。
α-Al2O3到γ-Al2O3的相变除了转变为β-Al2O3，α-Al2O3还可以转变为γ-Al2O3。
与β-Al2O3相比，γ-Al2O3具有更高的比表面积和更好的催化性能。
在相变过程中，α-Al2O3的晶体结构会发生改变，形成新的晶体结构γ-Al2O3。
与α-Al2O3相比，γ-Al2O3的晶胞体积更大。
实验测定表明，α-Al2O3到γ-Al2O3的相变体积增大约为约3%。
大孔氧化铝的制备及其催化应用研究
大孔氧化铝的制备及其催化应用研究摘要：大孔氧化铝晶型结构多样，用途广泛，研究价值高，主要用于负载型和吸附型催化剂。
研究发现，大分子通过孔道进入活性位是废油加氢裂解反应的主控环节，大孔结构对废油加氢裂解具有重要的促进作用。
因此，调控氧化铝的结构是提高其催化活性的重要手段。
笔者通过研究不同的大孔氧化铝制备方法，对其催化应用方法进行了一系列阐述。
关键词：大孔氧化铝；制备；催化应用前言当前，氧化铝被广泛应用于加氢催化材料中，它不仅具有比表面积大、孔结构大、孔径分布广等优良的结构特征和物性，而且还具有优异的催化性能。
由于其优良的热液稳定性和化学性质，被广泛用作吸附剂、干燥剂和催化剂。
一、大孔氧化铝的合成（一）水热合成法热液合成是液体中的合成反应，如水溶液和液体，通常与其他合成方法结合使用。
通过将去离子水中的表面活性剂与酸或碱进行组合，再向其中添加无机铝，在高温下进行晶化，然后对产品进行清洗、过滤、干燥、焙烧和去除杂质，以获得结构化的大孔氧化铝。
Gan和其他人使用有机溶剂溶解其中的有机盐，然后在完全溶解后添加定量结构导体。
混合溶液被添加到高压反应器中进行热液反应。
实验表明，这种方法成功地制备了大孔氧化铝。
热液法具有反应系统稳定、反应条件温和、操作简单、实验重复性好等优点。
然而，由于使用压力反应器的要求，这种方法在某种程度上存在着安全风险。
与水热法不同，溶胶-凝胶法和硬模板法都是在常温下进行的，因此它们的研究和使用也更加的普遍[1]。
（二）扩孔剂法扩散器法是一种相对简单的方法，可以添加高温敏感物质，在高温、沉积或其他形成过程中容易分解，以获得孔径分布较大的材料。
加入这种对温度有响应的材料，其主要作用是扩大材料的孔隙尺寸，通过材料在烘烤过程中产生的裂隙，使材料通过孔道，从而增加其空隙度，从而实现对材料孔隙尺寸及孔道分布进行调控。
沈金云等人用草酸铵作为穿孔材料。
通过实验，他们发现草酸铵可能在孔扩张中发挥重要作用。
常见氧化铝晶型结构及其应用
常见氧化铝晶型结构及其应用氧化铝，化学式为Al2O3，是一种常见的无机化合物。
它具有多种晶型结构，其中最常见的包括α-Al2O3（赤铝矾石）、γ-Al2O3（水合铝），以及染色的单晶纤锂矮晶石（Y-突变）和陶瓷。
1.α-Al2O3（赤铝矾石）：α-Al2O3是氧化铝的最稳定的晶型，在自然界中也是最常见的形式。
它具有立方晶系，呈现红褐色。
α-Al2O3具有高硬度、高熔点和耐高温性，因此广泛应用于陶瓷、瓷砖、耐火材料等领域。
2.γ-Al2O3（水合铝）：γ-Al2O3是氧化铝的一种非常有用的形式，它与水反应并形成无定型的水合铝酸盐。
γ-Al2O3具有较大的比表面积和较小的晶粒尺寸，因此具有良好的催化性能和吸附性能。
它的应用范围广泛，包括催化剂、吸附剂、抛光剂、防腐剂等领域。
3.染色的单晶纤锂矮晶石（Y-突变）：这种氧化铝晶型结构被用于制备蓝宝石玻璃和宝石。
染色的单晶纤锂矮晶石具有良好的光学性能，透明度高，颜色丰富。
它广泛应用于首饰、手表的镜面、光学仪器等领域。
4.陶瓷：同时，氧化铝也被用于制备陶瓷产品，例如陶瓷磁头、陶瓷刀具、陶瓷涂层等。
由于氧化铝具有良好的化学稳定性和耐磨性，因此在工业中广泛用于陶瓷制品的制备。
此外，由于氧化铝具有良好的绝缘性能和热导率，还可以用于电子器件的制备，例如集成电路中的绝缘层、绝缘电路板等。
总之，氧化铝具有多种晶型结构，其中α-Al2O3、γ-Al2O3、染色的单晶纤锂矮晶石（Y-突变）和陶瓷是最常见的。
它们广泛应用于陶瓷、瓷砖、耐火材料、催化剂、吸附剂、抛光剂、防腐剂、首饰、手表、光学仪器、陶瓷磁头、陶瓷刀具、陶瓷涂层等领域。
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不同的工艺条件下可制备不同晶型的氧化铝产品。
不同晶型的氧化铝物化性质各有差异，应用有所不同，本文将为大家简单介绍一下常见氧化铝晶型结构及其特点。
1、α-Al2O3
α-Al2O3属三方晶系，在铝的氧化物中是最稳定的相，具有熔点高、硬度大、耐磨性好、机械强度高、电绝缘性好、耐腐蚀等性能，是制造纯铝系列陶瓷、磨料、磨具及耐火材料的理想原料。
刚玉坩埚及刚玉研磨球
绝缘电子陶瓷
2、β-Al2O3
β-Al2O3并非氧化铝的异构体，而是一种铝酸盐。
通式为M2O·x Al2O3，M为一价阳离子，也可被二价或三价阳离子置换。
β-Al2O3属六方晶系，具有密度大、气孔率低、机械强度高、耐热冲击性能好、离子导电率高、粒度分布均匀且细、晶界阻力小等特点。
它可用作钠硫(Na/S)蓄电池中的固体电解质薄膜陶瓷隔板，既作为离子导电体，又具有隔离钠阴极和多硫钠阳极的双重作用；还可用于室温电池，钠热敏元件，制作玻璃、耐火材料和陶瓷的原料等。
硫钠电池结构简图及充放电示意图
工作原理：钠硫电池是当前开发的一种高能蓄电池，该电池以固体电解质β"-Al2O3（Na+离子导体，β氧化铝族有两种晶体结构）为电解质隔膜，熔融硫(熔点119℃)和钠(熔点98℃)分别作阴阳极，固体电解质将两个液体电极隔开，Na＋离子穿过固体电解质和硫反应从而传递电流。
3、γ- Al2O3
γ- Al2O3是由一水软铝石在低温(500～750℃)煅烧得到，γ-Al2O3属立方晶系，为多孔性、高分散度的固体物料，具有很大的比表面积，活性大，吸附性能好。
它广泛应用于各种行业中的吸附剂和脱水剂、汽车尾气净化剂；制备航天航空、兵器、电子、特种陶瓷等尖端材料的原料，石油化工和化学工业中用作催化剂(炼制石油)或载体(使石油氢化)。
纳米γ- Al2O3CMP (化学机械抛光)浆料可用于集成电路生产过程中层间钨、铝、铜等金属布线材料及薄膜材料的表面平坦化，以及高级光学玻璃、石英晶体及各种宝石的化学机械抛光。
氧化铝干燥剂
4、δ-Al2O3
δ-Al2O3是由一水软铝石在800～1050℃煅烧得到，δ-Al2O3属四方晶系，有强吸附能力和催化活性，可用作吸附剂、干燥剂、催化剂及其载体。
5、η- Al2O3
η- Al2O3是由拜尔体的氢氧化铝在一定的升温速率下在400～750℃煅烧得到，η- Al2O3属立方晶系，具有比较大的孔容和比表面积，主要用作催化剂的载体。
催化剂载体
6、θ- Al2O3
θ- Al2O3是由拜尔体的氢氧化铝在一定的升温速率下在900～1 100℃煅烧得到，θ-Al2O3属单斜晶系，其性能介于γ- Al2O3和α- Al2O3之间，常与γ- Al2O3和α- Al2O3共存。
7、κ- Al2O3
κ- Al2O3是由三水铝石在一定的升温速率下在800～1 150℃煅烧得到，κ- Al2O3属六方晶系，主要的用途是耐火材料结合剂、净化剂、吸附剂等。
8、ρ- Al2O3
ρ- Al2O3由小于75μｍ的三水铝石在低于2.66ＰA的真空条件下脱水得到，ρ-Al2O3结晶状况很差，几乎处于无定形状态。
ρ- Al2O3广泛应用于刚玉质、高铝质、铝镁质等炼铁、炼钢、有色金属冶炼、热风炉等高级耐火材料。
另外它在陶瓷涂料、催化剂载体、吸附剂等方面也有广泛应用。
9、χ- Al2O3
χ- Al2O3是由小于75μｍ的三水铝石在保护气体作用下在500～750℃煅烧得到，χ- Al2O3。
活性氧化铝用于水质净化及除氟
主要用于空气、天然气、石油裂解气的干燥脱水，饮用水除氟，蒽醌法生产双氧水的专用催化剂，粘性树脂脱氯，催化剂载体，空分及制氧工业。
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