Структура глинозему

Глинозем - це вражаюча кристалічна форма оксиду алюмінію з видатними властивостями. Він має низьку електропровідність, високу міцність і надзвичайну твердість за шкалою Мооса; крім того, він може похвалитися великою ємністю для зберігання.

Хоча властивості глинозему вражають, його мікроструктура все ще залишається предметом дискусій. Це пов'язано з розбіжностями щодо розташування катіонів в об'ємній елементарній комірці та наявності міжвузлового водню.

g-Al2O3

Структура глинозему g-Al2O3 є ключовою для пояснення його реакційної здатності. Він відрізняється повністю кисневим поверхневим шаром і 53% стиснутими подвійними шарами Al під ним, обидва повністю кисневими. Під впливом вологи він може утворювати або активний глинозем (g-Al(OH)3), або частково гідроксильовані глиноземи, такі як g-Al2O3-c, які мають відмінні реакційні характеристики завдяки структурним варіаціям між ними.

Дослідження кристалічної структури g-Al2O3 проводили за допомогою селективної зонної електронної дифракції (SAED) та порошкової рентгенівської дифракції (XRD). Аналіз SAED вказує на те, що основними дефектами структури є протифазні границі на площинах решітки, які призводять до підграткових зсувів, однак їхня точна природа залишається неідентифікованою.

Дослідження структур g-Al2O3 показало, що як консервативні, так і неконсервативні протифазні границі (ПФГ), залежно від їх типу, можуть спричиняти зсуви в розташуванні або катіонних центрів, або порожніх октаедричних ділянок; крім того, їх наявність також впливає на стабільність кристалічної структури кристалічного глинозему.

Ці неконсервативні АПБ мають великий вплив на структурні властивості g-Al2O3. Вони можуть змінювати положення катіонів на 0,2 і 0,45 для кожного АПБ відповідно, причому для створення специфічних векторів зсуву потрібні додаткові АПБ.

Неконсервативні АПБ можуть генеруватися за допомогою різних механізмів, включаючи прості границі ковзання і обертання. Ці механізми створюють різні моделі мікроструктури, які призводять до різної реакційної здатності глинозему; розуміння його структури є життєво важливим для того, щоб ефективно маніпулювати його реакційною здатністю і термічною стабільністю.

d-Al2O3

Алюмінію оксид (алюміній(III) оксид) - це сполука, що складається з двох атомів алюмінію і трьох атомів кисню в рівному співвідношенні, використовується як абразивний і вогнетривкий матеріал і необхідний для виробництва металевого алюмінію. Оксид алюмінію має різні фізичні та хімічні властивості, які дозволяють легко виготовляти з нього різні вироби з різноманітним дизайном, а також добре протистоїть корозії та зносу. Він став одним з основних компонентів у виробництві цього елементарного металу. Його також можна знайти у складі багатьох рецептур, що використовуються у виробничому процесі виготовлення алюмінієвого металу. Він також відіграє невід'ємну роль у виробничому процесі, а його видобуток є ключовим для виробництва цього елементарного металу!

У печах типу Хіггінса при температурі 1350-1550 градусів за Цельсієм утворюється структура глинозему, в той час як водоохолоджувані сталеві або плаковані вуглецем ємності, що містять охолоджену сталь або плаковані вуглецем ємності, служать для його швидкого охолодження і кристалізації, перед тим як розплавлений матеріал виливається для швидкої кристалізації і швидкого охолодження розплаву. Після охолодження грубокристалічний глинозем подрібнюють, і він стає основою спечених агломератів високої щільності, призначених спеціально для складних умов експлуатації або застосувань.

Завдяки своїм унікальним фізико-хімічним властивостям електрокорунд має виняткову корозійну та зносостійкість, що робить його придатним для застосування в суворих умовах, таких як розвідка нафти і газу, автомобілебудування та аерокосмічне виробництво, хімічні заводи та резервуари для зберігання хімікатів. Крім того, ці матеріали можна використовувати для виготовлення ріжучих і шліфувальних інструментів з підвищеними вимогами до стійкості до стирання.

Глинозем не лише має чудову корозійну та зносостійкість, але й низьку теплопровідність та високу температуру плавлення, що робить його ідеальним матеріалом для виготовлення теплоізоляції та інших термостійких компонентів. Крім того, його низька щільність спрощує виробництво, оскільки з нього легко створювати різні форми.

Атомна структура глинозему нагадує щільно упаковану гексагональну кристалічну систему, де іони кисню утримуються разом за допомогою ковалентних зв'язків, утворених між їхніми октаедричними центрами. Іони алюмінію займають дві третини цих проміжків, тоді як їхні власні центри займають одну третину. Як результат, це надзвичайно тугоплавкий матеріал з низькою електропровідністю.

Металевий алюміній сильно реагує з атмосферним киснем, тому на його поверхні утворюється тонкий шар оксиду алюмінію, який запобігає подальшому окисленню. Цей процес називається анодуванням, і його зазвичай застосовують для багатьох алюмінієвих сплавів, щоб підвищити корозійну стійкість, а також створити більш гладку і тверду поверхню, що підвищує міцність на розрив.

th-Al2O3

Оксид алюмінію (Al2O3) - це неорганічна хімічна сполука з хімічною формулою Al2O3, що має широке застосування в різних галузях промисловості. Глинозем складається з атомів алюмінію і кисню, з'єднаних разом у гексагональній щільноупакованій кристалічній структурі, і є однією з найпопулярніших сполук алюмінію, що використовуються сьогодні; виробництво, виплавка і протипожежний захист є основними сферами застосування глинозему, а також його численні сировинні застосування, такі як хімічна промисловість, виробництво скла і кераміки, що використовують його властивості, які роблять глинозем незамінним матеріалом.

Структура Al2O3 може похвалитися високою питомою поверхнею і щільним розподілом пор за розміром, що робить його дуже цінним матеріалом для опор каталізаторів, де його пори відіграють невід'ємну роль у підтримці їхньої функціональності. Al2O3 також є чудовим абразивом, що робить його важливим компонентом ріжучих інструментів та інших абразивних матеріалів. Завдяки своїй кристалічній структурі th-Al2O3 витримує високі температури, а його численні пори дозволяють утворювати кристали електрокорунду. Фаза th-Al2O3 також може бути корисною для електричних застосувань. Наприклад, керамічні мати, виготовлені з цього матеріалу, розміщуються всередині димоходів вугільних електростанцій для захисту від зносу; крім того, він є невід'ємним компонентом ізоляторів, а також вогнетривких покриттів.

Цей матеріал виробляється переважно з мінералу бокситу. Бокситова руда містить гіббіт (Al(OH)3), беміт (g-AlO(OH)3) і діаспор (a-AlO(OH)3), а також домішки, такі як кварц і силікати, серед інших. Після видобутку із землі його подрібнюють на шлам, який містить суміш g-AlO(OH), a-AlO(OH)3 і b-AlO(OH)3. Для вилучення цього дорогоцінного мінералу відбувається виплавка в плавильній печі.

Al2O3 - це більше, ніж просто ефективний абразив, він також є чудовим каталізатором. Використовується для різних реакцій, в тому числі нафтохімічних, а його добре розчинна структура робить його придатним для застосування в якості підтримки ферментів. Крім того, Al2O3 слугує невід'ємною сировиною у виробництві кераміки, абразивів та вогнетривких покриттів.

c-Al2O3

Глинозем є незамінним промисловим матеріалом, який зробив значний внесок у покращення життя людей та суспільства в усьому світі. Завдяки своїм хімічним, термічним і механічним властивостям глинозем широко використовується в сучасних технологіях - його термічна стабільність сприяє виробництву алюмінієвих сплавів, які підвищують безпеку та ефективність в автомобілебудуванні та електротехніці, а твердість допомагає виробникам ріжучого інструменту створювати абразивні матеріали для обробки.

Завдяки високій температурі плавлення та низькому коефіцієнту розширення, алюміній може похвалитися кількома бажаними властивостями для використання у фільтрації води та хімічній обробці, а також корозійною стійкістю та зносостійкістю, алюміній також може бути використаний як електричний ізоляційний матеріал. Крім того, його ступінь окислення +3 дозволяє йому віддавати або приймати електрони, що дає змогу вступати в різні реакції з іншими елементами.

У поєднанні з цирконієм глинозем утворює просту евтектичну систему, яка зберігає свою тетрагональну структуру при загартуванні за високих температур - підвищуючи в'язкість і знижуючи крихкість. Глинозем-цирконієва кераміка є популярним вибором для виготовлення напівпровідникових пристроїв; крім того, глинозем відіграє невід'ємну роль у виробництві карбіду кремнію (SiC), надзвичайно твердого і зносостійкого матеріалу, придатного для використання в умовах високих температур.

Хімічно інертний і без запаху, глинозем - це неорганічна сполука з формулою Al2O3. Цей неорганічний матеріал також може бути відомий під іншими назвами, включаючи галун, алунд або боксит. У природі зустрічається у вигляді кристалів корунду, утворює рубіни та сапфіри, яскравий червоний відтінок яких обумовлений домішками хрому, а синьо-зелений - домішками заліза та титану відповідно. Глинозем також використовується як абразив для виготовлення наждачного паперу, як інгредієнт вогнетривів для скляних емалей, а також як важливий адсорбент проти газів або адсорбентів водяних парів.

Вплив глинозему може спричинити захворювання легень. При вдиханні радіоактивно міченого 26Al він зв'язується з макрофагами в легенях і накопичується, потенційно призводячи до атрофії бронхіол або дрібних легеневих артеріол; крім того, доведено, що він призводить до лімфоїдної гіперплазії у щурів, а також до вогнищ ліпоїдної пневмонії у хом'яків.