氧化铝水合作用研究进展
拟薄水铝石
氧化铝载体是化工领域中使用最为广泛的一种催化剂载体，目前发展趋势主要体现：开发低成本、绿色环保的制备工艺，对氧化铝的孔径及孔径分布进行控制，提高氧化铝的热稳定性，制备纳米氧化铝等。
由于活性氧化铝应用广泛，结构形态变化复杂，作为催化剂载体的γ一Al2O3，的制备及性质的研究迄今仍是比较活跃的领域。
目前对氧化铝载体的研究进展主要体现在以下几方面；一开发低成本、绿色环保的制备工艺制备氧化铝的方法很多，根据原料的不同，常用的有以下几种制备方法：(1)从铝盐或铝酸盐制备，包括碱沉淀(即酸法)，即用碱从铝盐溶液中沉淀出水合氧化铝和酸沉淀(即碱法)，即用酸从铝酸盐溶液中沉淀出一水合氧化铝；(2)从醇铝制备；(3)从铝汞齐制备。
用酸法制备氧化铝时，对原料铝盐的纯度要求很高碳化法制备拟薄水铝石是一种比较年轻的方法，它利用二氧化碳和偏铝酸钠反应制备氧化铝，该法操作简单，无污染、成本低，是一种非常受欢迎的方法。
实际上碳化法也是碱法制备氧化铝的方法之一，就是在NaA102溶液通入CO2，进行沉淀，因为这种方法利用中间产物NaA102溶液和C02废气作为反应原料，是成本最低的工艺路线，且对环境的污染较小，是一种比较有前途的方法，因而对这种方法的研究较多，所以把它专称为碳化法。
用C02碳化铝酸钠溶液所制得的氧化铝，可以制成含Na20较低的活性氧化铝通过控制碳化温度、碳化速度和终点pH值等条件可制得不同孔容和孔径的氧化铝，而且碳化法制得的氧化铝还具有比表面积大、纯度高、抗腐蚀好、催化活性高的优点。
在NaA102-C02法成胶过程中存在4种反应：NaOH与CO2的快速中和反应，NaA102与CO2的中和反应，NaA102自发水解反应以及水合氧化铝和Na2CO3的复合反应，即2NaOH+CO2→Na2CO3+H202NaA102+C02+3H20→2Al(OH)3+Na2CO3NaA102+2H20→Al(OH)3+NaOHNa2CO3+2C02+2A1(OH)3→2NaAl(CO3)(OH)2+H20拟薄水铝石也称准薄水铝石或假一水软铝石，是含有1．8—2．5个结晶水分子的氧化铝晶体，它是在合成氢氧化铝中最先生成的一种晶相，是氢氧化铝的过渡态，其结晶不完整，典型晶形是很薄的具有褶皱的片晶。
氧化铝热稳定性的研究进展
氧化铝热稳定性的研究进展摘要:本文简述了热稳定性的概念、研究背景和发展。
对氧化铝热稳定实验进行综述。
通过分析温度,观察其变化。
发现当温度升高时，氧化铝在高温下呈现出不同程度的失稳现象;随着时间延长或降低而表现出不匀称性并出现回火效应等问题;最后针对以上情况提出相应措施来解决.上述问题从而使之保持较高的稳定性以满足市场需求和社会经济发展所需。
关键词:氧化铝稳定性一、实验方法1.1实验试剂与仪器在热稳定性实验中，我们需要用到的试剂有:硝酸铝、氧化钙，还有盐酸水。
硝酸铝是一种常用溶液酸类作为氧化剂进行反应制备而成的金属盐;它具有很好地溶解能力和对溶剂无腐蚀性等特性。
但是由于其本身所含有大量有毒物质以及环境因素影响使得它难以被使用;二氧化硅在工业生产中应用广泛且价格便宜，所以我们要用做实验时用到的是氧化钙。
1.2 氧化铝的制备目前,氧化铝的制备方法主要有两种:(1)机械法,也就是通过高温加热或者是利用压力使材料熔化。
这种方式可以获得较高硬度、耐腐蚀性强等优良性能。
但是由于设备和工艺技术限制了其使用范围与应用场合有限小而且成本高昂;(2)化学合成法包括直接反应或间接化学反应这一种，其中最普遍的方法为氧化铝化处理和活化氧化铁来制备热稳定性比较好且具有一定强度的陶瓷膜。
在制备过程中,要保证氧化铝的质量，必须控制好温度,以确保其能够保持稳定。
选择合适的反应条件。
由于不同种类物质对热稳定性要求不同。
为了达到最佳效果就需要考虑到反应条件和影响因素等方面来确定适宜性范围;同时也可以通过改变热传导途径或降低加热速度进行调节;还能在高温下加热使氧化铝具有高强度性能，这样有利于提高产品质量并改善其外观品质，从而获得良好的经济效益和社会价值。
二、氧化铝热稳定性的研究2.1 氧化铝热稳定性的前处理热稳定的第一步就是对氧化铝加热，然后冷却至室温,使其缓慢升温。
温度和时间是影响氧化铝热稳定性最重要因素。
控制反应条件。
在高强度搅拌下进行高温处理会提高材料的硬度、耐磨性及抗疲劳性能等;同时高温时可以降低原材料本身所需的表面粗糙度等缺点;而当反应物发生化学反应后也能起到一定程度上减小磨损,使其更加稳定可靠地使用和操作等等问题都需要我们去研究解决。
水热条件下水合氧化铝(γ-AlOOH)的可控生长研究
剂等 ． 因此 ， 米水 合 氧化铝 （ ＯＯＨ） 纳 Ａｌ 的制备方 法 引起 国 内外 研 究者 的关 注． ＯＯＨ 传统 制 备 方法 是 Ａ１
通过煅烧 ＡＩ Ｈ） 获得 ， （ ０ 。 但这种方法和其他沉淀法制备纳米粉体一样 ， 存在一个致命的缺点 ， 即在煅烧
的过 程 中 ， 粉体 颗粒 极 其容 易发 生 团聚 ， 致粉 体颗 粒较 大 ， 导 而且粒 径 分布较 宽 ， 因而很难 获得 优 质 的纳 米 Ａ１ ＯＯＨ 粉体 ［ ．
文 章 编 号 ：０ ０ ３ ５２ １ ）２— １ ３ ５ １０ —２ ７ （０ ０ ０ ０ ８ —０
水 热 条 件 下 水 合 氧 化 铝 （ ＡＩ — ＯＯＨ） 的 可 控 生 长 研 究
邓 玉 荣 ， 帆 魏 斯 毅 祁 美 兰 杨 ， ，
（． １武汉理工大学 理学院物理系， 湖北 武汉 ４０７ ；． ３００２华中师范大学 物理科学与技术学院 ， 湖北 武汉 ４０７） ３０ ９
水热 法是 在 密 封 的压 力 容 器 中 ， 水 或 其 他 液 体 作 为 介 质 ， 高 温 （ 于 １ ０℃ ）高 压 （ 于 以 在 大 ０ 大
９８ ａ等条 件 下制备 无 机化 合物 晶体或 粉 体 的一种 化 学 合 成方 法 １． 特 点 是 在 高 温 高压 下 一 些 ． １ＭＰ ） ３其 ］
米 颗 粒 （ ８ ， 米 线 （ １ ）纳 米 片 （ ４ Ｓ 、 １ ） 纳 米 盘 （ ７ ￥ ３ ， 米 花 ，４ Ｓ ４产 物 可 以观 察 到 是 多 层 的 Ｓ ）纳 Ｓ １， Ｓ 、６Ｓ２ ， Ｓ 、１）纳 Ｓ 、１
结构 ， ２Ｓ 、 ５ｓ 、 ９ Ｓ Ｏ ￥ ２ ￥ ４ Ｓ 、３ Ｓ 、６ Ｓ 、 ｌ 、 １ 、 １ 产物 可以观察 到 分层次 的纳米 建筑 ， 步实 现 了水合 氧化铝 的可 控生 初
高纯氧化铝制备技术及应用研究进展_韩东战
现象，可制备超细 α-Al2O3 粒子。 消除团聚有利于制 备粒度分布窄的高纯氧化铝，利用现有设备如球磨、 振动磨、气流磨、介质搅拌磨可以消除团聚现象。
该方法优点：1）生产过程无环境污染，因为所用 原料是铝、醇和水，副产物是氢气和水，产品是氧化 铝；2）该生产过程具备提纯性，而且醇和其他溶剂可 循环使用。该方法缺点在于过程控制要求严格，成本 较高。目前，该方法是单晶蓝宝石用高纯氧化铝生产 的主流方法。 1.6 氢氧化铝碱溶、水热转相法
2Al（OH）3+3H2SO4→Al2（SO4）3 +6H2O Al2（SO4）3+（NH4）2SO4+24H2O→2NH4Al（SO4）2·12H2O 2NH4Al（SO4）2·12H2O→Al2O3+2NH3↑+4SO3↑+25H2O↑ 硫酸铝铵在受热过程中溶解在自带结晶水中， 随着水分的蒸发直至达到饱和浓度，开始结晶析出。 结晶过程蒸发的气泡容易嵌入晶体中， 导致固体呈 多孔状、松装密度小、产量小，造成单位产量成本较高。 为了解决热溶解造成松装密度小的问题， 研究 者提出了很多解决 方 法 ， ［6-8］ 其 中 最 有 效 的 方 法 ［9］是 先在低温真空下脱去硫酸铝铵的水分而保持晶型完 整， 进而将脱水硫酸铝铵放入内置渗透性夹层的热 分解炉内，将夹层固定在热分解炉下部，热气流穿过 夹层留下热解固体，分解尾气可以通过吸收塔吸收。 通过该方法制备的氧化铝松装密度大、活性好。
2
无机盐工业
第 44 卷第 9 期
需要耐酸设备；而在焙烧过程中加入矿化剂，会释放 出氟化物，造成环境污染。 因此，寻求经济有效的杂 质脱除方法是改良拜耳法发展的技术关键。
氧化铝基产品,-概述说明以及解释
氧化铝基产品,-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述氧化铝是一种常见的化工原料，具有广泛的应用领域。
作为一种重要的陶瓷材料，氧化铝具有优异的物理和化学性质，被广泛应用于建筑材料、电子器件、汽车制造、医疗设备等领域。
随着科学技术的不断进步，氧化铝基产品已经成为了现代工业中不可或缺的一部分。
本文将对氧化铝基产品的基本性质、制备方法以及应用领域进行详细介绍。
首先，我们将介绍氧化铝的基本性质，包括其物理性质、化学性质、结构特点等，帮助读者更好地理解这一材料。
然后，我们将深入探讨氧化铝的制备方法，包括传统的氧气燃烧法、水热法以及气相沉积法等，以期为氧化铝生产过程提供参考和借鉴。
最后，我们将重点介绍氧化铝基产品在不同领域的应用，包括建筑材料中的外墙饰面、电子器件中的绝缘材料、汽车制造中的陶瓷刀具等，以展示氧化铝的多样化应用潜力。
通过深入了解氧化铝基产品的相关知识，我们可以更好地认识和利用这一材料，在推动相关产业发展和提高产品性能方面起到积极的作用。
本文的结论部分将对氧化铝基产品的重要性进行总结，并对未来的研究方向和发展趋势进行展望，以期为相关研究者提供参考和启发。
在本文的剩余部分中，我们将逐一介绍氧化铝的基本性质、制备方法和应用领域，希望读者能够通过详细了解这一材料的各个方面，对氧化铝的重要性和潜力有更加清晰的认识。
同时，我们也希望本文能够为相关研究者提供一些思路和启示，促进氧化铝基产品的进一步发展和应用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以编写为：文章结构：本文将分为三个部分进行介绍和讨论。
首先，在引言部分将概述本文的主题和目的，为读者提供一个整体的认识。
其次，在正文部分将从三个方面对氧化铝基产品进行详细阐述。
分别是氧化铝的基本性质、氧化铝的制备方法以及氧化铝基产品的应用领域。
这三个方面将形成一个完整的氧化铝基产品的知识体系，帮助读者全面了解和掌握相关知识。
最后，在结论部分将对全文进行总结和展望。
总结氧化铝基产品的重要性，回顾本文所涉及的关键点，强调其在工业和科学研究领域的价值。
氧化铝载体改性及其应用研究进展
γ-Al2O3载体研究进展1．γ-Al2O3主要性质γ-Al2O3是目前最重要和最多功能的纳米材料之一。
作为一种粉末，它可以被压制和烧结成各种形状，既可以作为吸附剂，也可以作为一种生物相容性材料，用于医疗设备，如外科手术植入物。
由于固有的多孔形态与超细晶体尺寸和相应的大表面积，热稳定性和化学稳定性，γ-Al2O3是最重要的催化剂载体之一。
[1]在用作催化剂载体方面，大的表面积和开放的孔道结构是载体最重要的性质，正因这些性质能使活性金属在催化剂中高分散，因此保证了催化剂与反应物底物的有效接触。
γ-Al2O3比表面积通常在50-350 m2/g之间是作为催化剂载体理想材料之一。
另外，由于一些催化反应发生在高温下，催化剂载体也需要是热稳定性和化学惰性。
研究表明[2]，γ-Al2O3在700℃以下不会发生相变，同时与其他元素不反应，并且不干扰在催化剂表面进行的催化反应。
氧化铝具有多种晶型，不同晶型的氧化铝的氧原子和铝原子的空间排布及含水量不同［3］。
在不同条件下焙烧氢氧化铝，可制备不同晶型的氧化铝。
其中，γ-Al2O3是工业中应用最广泛的过渡态氧化铝，也称为活性氧化铝[4-5],如图1所示，γ-Al2O3具有尖晶石型（立方晶系）结构，O2-为面心立方晶格，但其结构中某些四面体空隙没有被Al3+充填，γ-Al2O3的晶体是无序的，A13+不规则地分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中，因此可以产生丰富的酸位点。
图1.γ-Al2O3结构示意图γ-Al2O3具有较大的比表面积，因此可以提供较多的活性位负载金属或金属氧化物，且孔径可调，热稳定性良好。
这使得γ-Al2O3在加氢、重整、甲醇合成等反应中常被用作催化剂的载体。
2.γ-Al2O3的应用（1）用作催化剂载体在简单的催化反应中，γ-Al2O3并不参与催化，其作用是稀释、分散和支撑贵金属[3]。
此外，有的反应中γ-Al2O3还有增强热稳定性，机械稳定性的功能。
氧化铝生产现状与趋势
二、氧化铝的性质
氧化铝水合物是由OH-、O2-、Al3+构成的化合物，其中并 不含水分子，是人们对该种化合物的俗称。
氧化铝水合物是铝土矿中的主要矿物。自然界中OH-、O2、Al3+构成的化合物主要有三水铝石、一水软铝石、一水硬铝 石和刚玉。其分子式为：三水铝石：Al(OH)3、一水软铝石： γ-AlOOH、一水硬铝石：α-AlOOH、刚玉：Al2O3。
二、氧化铝的性质
3.铝电解工业对氧化铝的质量要求 （3）氧化铝产品分类及其物理性质 氧化铝产品根据其物理性质分为砂状氧化铝、面粉状氧化铝和中间状 氧化铝，其中砂状氧化铝因为能很好地满足电解铝生产对氧化铝物理性质 的要求。 目前，砂状氧化铝已成为氧化铝生产的主要产品。
二、氧化铝的性质
3.铝电解工业对氧化铝的质量要求 （1）电解炼铝对氧化铝化学纯度的要求
表1-2 冶金级氧化铝化学成分 (YS/T 803-2012)
二、氧化铝的性质
3.铝电解工业对氧化铝的质量要求 （2）电解炼铝对氧化铝物理性质的要求 ①氧化铝在冰晶石电解质中溶解速度要快； ②输送加料过程中，氧化铝飞扬损失要小，以降低氧化铝单耗指标； ③氧化铝能在阳极表面覆盖良好，减少阳极氧化； ④氧化铝应具有良好的保温性能，减少电解槽热量损失； ⑤氧化铝应具有较好的化学活性和吸附能力来吸附电解槽烟气中的氟 化氢气体。
二、氧化铝的性质
氧化铝及其水合物是铝土矿的主要成分，其与其它铝 土矿的杂质氧化物对氧化铝生产工艺流程和技术参数的选 择与确定非常重要。
1.氧化铝水合物命名 采用哈伯命名法：1952年H.Haber提出，1957年柏林国 际会议确认。
外加剂对可水合氧化铝水化行为的影响
外加剂对可水合氧化铝水化行为的影响王浩 王周福 刘浩 王玺堂 马妍武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室 湖北武汉４３００８１摘 要：分别以柠檬酸、乳酸铝和硫酸铝为外加剂，配制可水合氧化铝料浆，并进行水化热测试和水化处理。
对终止水化后的试样进行干燥处理，测试其质量变化率，分析其物相组成和显微结构，研究不同外加剂对可水合氧化铝水化行为的影响。
结果表明：无外加剂的料浆水化７５ｈ时水化累积放热量为８５Ｊ·ｇ－１，水化２４ｈ时水化质量增加率达１１％，水化产物以薄片状拜耳石为主。
引入外加剂的料浆水化累积放热量明显降低，水化质量增加率明显减小，水化产物以凝胶状勃姆石为主。
乳酸铝对水合氧化铝水化行为和水化产物的影响更为明显。
关键词：可水合氧化铝；水化热；勃姆石；拜耳石中图分类号：ＴＱ４２４．２７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－１９３５（２０２０）０４－０２８２－０５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－１９３５．２０２０．０４．００２ 不定形耐火材料的生坯强度主要由结合剂提供。
目前，铝酸钙水泥是使用最广泛的水硬性结合剂，但Ｃａ２＋的引入限制了铝酸钙水泥的应用范围［１］；而可水合氧化铝作为一种替代水泥的新型水硬性结合剂，近年来受到广泛关注［２－３］。
作为氧化铝中唯一能在常温环境水化的一种变体［４］，可水合氧化铝遇水会发生水化生成勃姆石和拜耳石，这两种物相形成网络结构使坯体获得强度。
应用于刚玉质、镁铝质等浇注料时，可水合氧化铝水化产物产生的自结合结构大大改善了浇注料的高温性能［５］。
因此，这种纯净的自结合体系在耐火材料中具有较好的应用前景［６－８］。
但可水合氧化铝的早期水化产物勃姆石短时间内会迅速向拜耳石转变，而快速形成的网络结构使得可水合氧化铝浇注料的凝结硬化速度过快，进而影响施工性能；且拜耳石结构含较多结构水，会增加浇注料的需水量，从而降低热处理后浇注料的致密度和强度，限制了可水合氧化铝结合体系的发展和应用［９］。
二氧化碳中和法处理水合铝酸钙的理论研究
中南大学硕士学位论文ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｈｙｄｒａｔｅｄｃａｌｃｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｓＡＢＳＴＲＡＣＴＨｙｄｒａｔｅｄｃａｌｃｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｓａｙｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｕｎｄｓｉｎｔｈｅａｌｕｍｉｎａｒｅｆｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｂｙａｌｋａｌｉｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｅａｓｉｌｙｉｎｖａｒｉｏｕｓｓｔａｇｅｓｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｔｈｅｌｏｓｓｏｆａｌｕｍｉｎａ．３Ｃａｏ‘Ａ１２０３‘６Ｈ２０（ＣｓＡＨ６）ｉｓｔｈｅｆｏｒｅｍｏｓｔｏｎｅａｍｏｎｇｔｈｅｎｕｍｅｒｏｕｓｈｙｄｒａｔｅｄｃａｌｃｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｓ，ｗｈｏｓｅｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｉｓｓｉｍｉｌａｒｗｉｔｈｈｙｄｒｏｇａｒｎｅｔ．ＳｏｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆａｌｕｍｉｎａｆｒｏｍｔｈｅｈｙｄｒａｔｅｄｃａｌｃｉｕｍａｉｕｍｉｎａｔｅｓｎｏｔｏｎｌｙＣａｎｒａｉｓｅａｌｕｍｉｎａｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｅ，ｂｕｔａｌｓｏｃａｌｌｂｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｕｉｄｅｌｉｎｅｆｏｒｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇａｌｕｍｉｎａｆｒｏｍｄｅａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｉｄｕｅ（ｍａｉｎｌｙｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｈｙｄｒｏｇａｍｅｔ）；ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｉｔｃａｎｍａｋｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｓｏｌｉｄｃａｌｃｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｏｔｈｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎｏｖｅｌｍｅｔｈｏｄｂｙｗｈｉｃｈａｌｕｍｉｎａｉｓｒｅｃｏｖｅｒｅｄｆｒｏｍａｎｄｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈａｓｈｙｄｒａｔｅｄｃａｌｃｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｓａｔｎｏｒｍａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｈａｓｂｅｅｎｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｔｗｏｓｔｅｐｓ，ｆｉｒｓｔｌｙｈｙｄｒａｔｅｄｃａｌｃｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｓｗｅｒｅｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｉｎｔｏＡ１（ＯＨ）３ａｎｄＣａＣ０３ｂＹｕｓｉｎｇＣ０２ａｓｔｈｅｒｅａｇｅｎｔｉｎｗａｔｅｒｍｅｄｉｕｍ，ｔｈｅｎａｌｕｍｉｎａｗａｓｄｉｓｓｏｌｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｉｄｕｅｂｙｕｓｉｎｇａｌｋａｌｉｌｉｑｕｏｒ．Ｍａｉｎｃｏｎｔｅｎｔｓａｎｄｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｌｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ：（１）ＵｓｉｎｇＣｓＡＨ６ａｓｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ．Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇａｌｕｍｉｎａｗｅｒｅｄｏｎｅ．ＲｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｂｙｕｓｉｎｇＣ０２ａｓｔｈｅｒｅａｇｅｎｔａｎｄｔｈｅｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇａｌｕｍｉｎａｂｙｕｓｉｎｇａｌｋａｌｉｌｉｑｕｏｒａｌｅｆｅａｓｉｂｌｅ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｄａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．（２）Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｍｒｓｓｕｃｈａｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＣ０２ｉｎｔｈｅｍｉｘｔｕｒｅｏｆＣ０２ａｎｄａｉｒ，ａｎｄｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｄｉｕｍ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＲｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｒａｔｅｏｆＣｓＡＨ６ｗｉｔｈＣ０２ｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｓｌｏｗｂｏｔｈｉｎｔｈｅａｉｒａｎｄｉｎｔｈｅｅｔｈａｎｏｌｍｅｄｉｕｍ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎｔｈｅｍｅｄｉｕｍｏｆｗａｔｅｒ，ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎＯｃｃｕｒｓｑｕｉｃｋｌｙｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｓｏｆＡ１（ＯＨ）３，ＣａＣ０３ａｎｄＨ２０，ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｏｆ中南大学硕士学位论文ｍｏｌｅｃｕｌｅｓｂｅｔｗｅｅｎＣ３ＡＨ６ａｎｄＣ０２ｈａｓｂｅｅｎｃｈａｎｇｅｄｉｎｔｏｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎａｍｏｎｇｔｈｅｉｏｎｓｉｎａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎａｓａｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｓｏｌｖａｔｉｏｎｏｆＣ３ＡＩ也ａｎｄｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＨＣ０１。
铝矾土腐蚀原因-概述说明以及解释
铝矾土腐蚀原因-概述说明以及解释1.引言1.1 概述铝矾土（或称为氧化铝）是一种重要的工业原材料，广泛应用于冶金、化工、建筑等领域。
然而，铝矾土在一定条件下会发生腐蚀现象，对设备和材料造成不可忽视的损害。
因此，研究铝矾土腐蚀原因对于提高材料的抗腐蚀性能，延长设备的使用寿命具有重要意义。
铝矾土腐蚀的主要原因可以归结为以下几点。
首先，腐蚀性介质是引发铝矾土腐蚀的重要因素之一。
例如，在酸性环境中，氢离子会与铝矾土表面的氧化铝发生反应，形成易溶解的氯化铝或硫酸铝，从而导致铝矾土的腐蚀。
其次，温度也对铝矾土腐蚀起到重要影响。
高温环境下，铝矾土结构中的氧化铝会发生相变，导致晶格结构的破坏，从而加剧了腐蚀速度。
此外，压力、湿度、氧气和金属离子等因素也会对铝矾土的腐蚀行为产生一定影响。
尽管已经对铝矾土腐蚀进行了广泛研究，但仍存在一些问题亟待解决。
一方面，由于腐蚀行为受多种因素影响，目前仍缺乏全面系统的腐蚀机制研究。
另一方面，现有的抗腐蚀措施仍存在一定局限性，无法满足实际工程应用的需求。
因此，深入研究铝矾土腐蚀的机理和影响因素，探索新的抗腐蚀技术和材料，对于提高铝矾土的抗腐蚀性能至关重要。
本文旨在通过对铝矾土腐蚀原因的深入探讨和分析，总结出腐蚀机理中的关键因素，并提出相应的对策建议。
在结论部分，将对腐蚀原因进行总结，为未来的研究提供参考方向。
通过这些工作的开展，期望能够为铝矾土腐蚀问题的解决和抗腐蚀技术的发展做出贡献。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构对铝矾土腐蚀原因进行详细分析和阐述。
2. 正文部分将分析和探讨三个主要的铝矾土腐蚀原因，包括：2.1 腐蚀原因一：环境因素对铝矾土腐蚀的影响。
这一部分将讨论外界环境对铝矾土腐蚀的影响，例如湿度、温度、光照条件等。
通过分析这些因素对铝矾土腐蚀的作用机制，可以更好地理解铝矾土在不同环境中的腐蚀行为。
2.2 腐蚀原因二：化学因素对铝矾土腐蚀的影响。
这一部分将探讨化学物质对铝矾土腐蚀的影响机理，包括酸、碱、盐等对铝矾土的腐蚀性质。
氧化铝生产的起源（可编辑）
氧化铝生产的起源氧化铝生产方法一、综述( 一)、氧化铝的水合物氧化铝的水合物是构成各种类型铝土矿的主要成分，结晶型的氧化铝水合物通常按所含的结晶水的数目不同，分为三水型氧化铝和一水型氧化铝两类，目前认为三水型氧化铝的同类异晶体包括：三水铝石、拜尔石和诺水铝石（或者成新三水铝石）。
一水型氧化铝的同类异晶体包括一水软铝石和一水硬铝石。
1 三水铝石是天然三水铝石型铝土矿的主要成分，它是氧化铝生产中从铝土矿提炼氧化铝的中间产品，工业上称；氢氧化铝。
2、一水软铝石是构成自然界中一水软铝石型铝土矿的主要成分，这种氧化铝的水合物也很容易用人工制得。
例如在溶出器中以200 度左右的温度把三水铝石在水介质中溶出，可得三水铝石。
3、一水硬铝石、是构成自然界中一水硬铝石型铝土矿的主要成分。
人工制造一水硬铝石是比较困难的。
4、铝胶、自然界中存在的铝胶主要在铝土矿形成时起重要作用，它是一种介稳状态化合物，以后再结晶成为三水铝石。
（二）、氧化铝存在于自然界的氧化铝称为刚玉，（α―氧化铝），是火山爆发后的产物，它在岩石中是五色的结晶，也可以与其他氧化物杂质染成带色的结晶，红色的称红宝石，兰色的称蓝宝石。
工业氧化铝是各种氧化铝水合物加热分解的脱水产物，它们形成一系列的同质异晶体。
按照它们的生成温度可分成两类：低温氧化铝和高温氧化铝。
（三）电解用氧化铝，主要由α―氧化铝和Υ―氧化铝所组成，铝氧的质量直接影响所得金属铝的纯度和铝电解生产的技术经济指标，作为电解炼铝的原料，对其化学纯度和物理性质都有严格的要求。
1 、化学纯度：氧化铝中除主要含有氧化铝外，往往还含有少量的二氧化硅，三氧化二铁，氧化钠和水（灼减）等主要杂质。
电解炼铝为什么要求有较高的纯度呢？直观理解和原理理解。
氧化铝生产方法原理，氧化铝中含有比铝更正电性的元素的氧化物杂质，例如、铁、硅、等，在电解过程中将首先在阴极析出，进入金属铝中，使铝不纯，而比铝更负电性的金属氧化物如钠，则与电解质作用，改变了电解质的正常组成，不利于电解操作，并生成SIF4 有毒气体。
离子液体辅助水热法合成六方片状γ-Al2O3
离子液体辅助水热法合成六方片状γ-Al2O3雷璇璇;唐韶坤;李林;孙丽伟【摘要】采用离子液体辅助水热法,以氯化铝为铝源,正丁胺为沉淀剂,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)为模板,合成了具有特殊晶面取向的六方片状γ-Al2 O3介孔材料,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及N2等温吸-脱附等方法对产物进行了表征.结果表明,离子液体的加入改变了前驱体的晶相组成,通过调节[Bmim]BF4的用量能够促使前驱体从γ-AlOOH向三水铝石与督三水铝石混合晶相进行相转变,经过高温焙烧形成相应的氧化铝产物,最终实现氧化铝从菱形纳米片向六方纳米片的结构转变.当[Bmim]BF4与铝源的摩尔比为0.15时,160℃下反应24 h能够获得形貌均匀且规整的六方片状γ-Al2 O3,其平均粒径约为600 nm,厚度为200 nm,上下基底面为{111}晶面族,侧面由{110}晶面族组成.相比于无模板作用下得到的菱形纳米片,六方片状γ-Al2O3具有更大的比表面积(203 m2/g)和孔径更为均一(4.2 nm)的介孔孔道.本文还对离子液体控制合成介孔氧化铝的模板机理进行了研究.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2018(039)011【总页数】8页(P2372-2379)【关键词】离子液体;模板;氧化铝;六方纳米片;可控合成【作者】雷璇璇;唐韶坤;李林;孙丽伟【作者单位】天津大学化工学院, 绿色合成与转化教育部重点实验室, 天津化学化工协同创新中心, 天津300354;天津大学化工学院, 绿色合成与转化教育部重点实验室, 天津化学化工协同创新中心, 天津300354;天津大学化工学院, 绿色合成与转化教育部重点实验室, 天津化学化工协同创新中心, 天津300354;天津大学化工学院, 绿色合成与转化教育部重点实验室, 天津化学化工协同创新中心, 天津300354【正文语种】中文【中图分类】O611.62介孔氧化铝作为工业上常用的无机材料, 因具有较高的比表面积、均一规整的孔道结构、高的热稳定性、表面酸碱性以及表面物质分散活性, 可作为吸附剂、催化剂以及催化剂载体, 在吸附分离及催化领域具有广泛的应用[1～4]. 氧化铝的表面结构、酸碱性及电荷性质与其微观形貌及暴露的晶面取向密切相关, 从而对其应用性能产生重要影响[5,6]. 因此, 研究介孔氧化铝的结构可控合成及晶面调控对其在吸附和催化领域的应用具有重要意义. 目前, 人们通常采用在介孔氧化铝的合成过程中引入模板剂的策略, 通过结构诱导效应实现对氧化铝的可控合成. 因此, 开发过程简单、绿色有效的模板控制合成路线尤为重要.离子液体是一种完全由阴、阳离子组成的低熔点有机盐, 相比于常规分子液体, 离子液体具有许多独特的性能, 如宽的液相范围、高的热稳定性、极低的蒸汽压、高的离子导电率及可设计性等[7,8]. 在液态环境下, 离子液体能够与反应物形成扩展的氢键体系和静电力相互作用, 形成高度结构化的超分子结构, 从而诱导纳米晶粒的取向生长[9]. 迄今, 人们以离子液体作为模板, 通过水热法已经合成出一维棒状、针叶状, 二维片状以及三维组装分级结构等不同形貌的氧化铝[10～12]; 本课题组分别以[Bmim]PF6和xAlCl3-[C10mim]Cl为模板, 采用溶胶-凝胶法制备了具有高热稳定性的均匀棒状和纤维状介孔氧化铝[13,14]. 离子液体的加入对氧化铝的生长具有结构导向作用, 能够对产物的形貌以及孔结构进行调控, 而调控作用结果与离子液体的离子组成、取代基、官能团等结构性质有关, 因此可以通过选择合适的离子液体, 合成具有新型结构和特殊性质的氧化铝材料.本文采用离子液体辅助水热法, 以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)离子液体为模板, 实现了氧化铝的形貌调控, 通过加入[Bmim]BF4改变反应过程中产物的结晶方式, 调节前驱体的晶相组成和生长取向, 经过高温焙烧制备了具有不同晶面取向的六方片状介孔氧化铝.1 实验部分1.1 试剂与仪器六水合三氯化铝(AlCl3·6H2O), 天津市元立化工有限公司; 正丁胺, 上海泰坦科技股份有限公司; 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐, 兰州奥力科化工有限公司; 无水乙醇, 天津市江天化工技术有限公司. 所用试剂均为分析纯.采用D8 FOCUS型X射线衍射仪(XRD, 德国Bruker公司)和D/MAX-2500型X 射线衍射仪(日本理学公司)对样品分别进行广角X射线衍射(WAXRD)及小角X射线衍射(SAXRD)测试(Cu Kα射线, λ=0.154056 nm); 采用Nanosem430型场发射扫描电子显微镜(SEM, 美国FEI公司)和JEM-2100F型场发射透射电子显微镜(TEM, 日本JEOL公司)对样品形貌及晶体结构进行表征; 采用Tristar3000型自动物理中孔吸附仪测定样品比表面积及孔分布(美国Micromeritics公司); 采用VERTEX 70型傅里叶变换红外光谱仪(FTIR, 德国Bruker公司)分析样品的化学结构.1.2 实验过程称取一定量的离子液体[Bmim]BF4加入到30 mL去离子水中, 混合均匀后加入1.2 g AlCl3·6H2O并搅拌至完全溶解. 向上述混合液中滴入1.5 mL正丁胺(滴加速度控制在1 mL/min), 得到白色沉淀后继续搅拌15 min. 将所得溶液转移至50 mL 高压反应釜中, 在160 ℃下反应一定时间(1, 6, 12, 24 h), 取出冷却至室温. 将反应后的混合液离心分离, 沉淀用去离子水和无水乙醇多次洗涤后在60 ℃下干燥24 h, 得到前驱体. 然后于马弗炉中在600 ℃下焙烧4 h, 得到氧化铝产物. 将合成的氧化铝产物命名为MA-x-t, 其中x表示[Bmim]BF4与铝源的摩尔比, t为反应时间(h), 如[Bmim]BF4与铝源的摩尔比为0.15, 反应24 h得到的产物称为MA-0.15-24.2 结果与讨论2.1 XRD与FTIR表征Fig.1 WAXRD patterns of γ-Al2O3 samples synthesized with different concentrations of [Bmim]BF4a. MA-0-24; b. MA-0.05-24; c. MA-0.10-24; d. MA-0.15-24.图1为经600 ℃高温焙烧后, 不同浓度离子液体条件下所得氧化铝产物的WAXRD 谱图. 从图1中可以看出, 所有样品的衍射图谱都在2θ=19.5°, 32.2°, 37.5°, 39.5°, 46.1°, 61.3°和67.2°处出现较明显的衍射峰, 可分别归属于立方相γ-Al2O3(JCPDS No.10-0425)的(111), (220), (311), (222), (400), (511)及(440)晶面, 无其它物质的特征峰出现, 说明产物纯度较高. 另外, 从图中4条谱线可以看出, 随着离子液体[Bmim]BF4用量的增加, 产物的衍射峰强度逐渐增大, 并且峰形变得窄而尖锐, 说明氧化铝的结晶度得到提高, 晶粒尺寸逐渐增大. 尤其(111)晶面对应的特征峰强度增加最为明显, 说明在这个晶面上可能存在择优生长. 综上, 我们推测离子液体[Bmim]BF4能够促进晶体的结晶以及在特定晶面方向的择优生长, 使得γ-Al2O3颗粒的晶面取向发生变化.图2(A)为样品MA-0.15-24的SAXRD图谱. 图中在2θ=1.2°处有1个单独的衍射峰, 该峰对应于低布拉格角处立方相γ-Al2O3的(100)晶面, 推测得到的氧化铝具有介孔性质, 且为孔径分布均匀的无序介孔结构[15]. 为了进一步确认所得产物的化学组成以及键合结构, 对产物进行了红外光谱表征, 结果如图2(B)所示. 图中在3453, 1633, 778和592 cm-1处有4个明显的谱带, 其中3453和1633 cm-1处的吸收峰较强, 分别为吸附水分子的伸缩振动峰和弯曲振动峰; 在778和592 cm-1处的峰则归属于Al—O键的晶格振动, 这一结果与文献[16]报道一致, 并且图谱中没有离子液体的特征峰出现, 说明经过600 ℃高温焙烧之后, 前驱体中的残余离子液体能够完全分解并被去除[17].Fig.2 SAXRD pattern(A) and FTIR spectrum(B) of MA-0.15-242.2 形貌结构及晶面性质表征图3为不同浓度[Bmim]BF4下所得产物的SEM照片. 从图中可以看出, 在其它反应条件不变的情况下, 随着离子液体用量的变化, 合成的产物具有不同的形貌结构. 当不添加离子液体时[图3(A),(B)], 产物由一些无规则的纳米片组成, 纳米片较小且存在一定的团聚现象; 当反应中加入少量[Bmim]BF4时[图3(C)], 产物呈较大的不规则块状, 从其放大图[图3(D)]中能够观察到大块颗粒物是由许多较小的粒子堆积组成; 增大[Bmim]BF4与铝源的摩尔比至0.10[图3(E), (F)], 开始出现大量分布均匀但形貌不规整的颗粒, 粒径约为1 μm, 颗粒的表面比较粗糙; 当[Bmim]BF4与铝源的摩尔比为0.15时[图3(G), (H)], 形成了形貌规整、表面平滑且粒径更小的六方纳米片.图4为不同[Bmim]BF4浓度下氧化铝产物的TEM照片. 通过TEM照片可以更清楚地观察到在不添加离子液体的条件下[图4(A)], 样品为形貌规则的菱形纳米片结构, 纳米片的平均粒径为50～70 nm, 并且具有明显的介孔孔道; 而在低浓度的[Bmim]BF4作用下[图4(B)], 样品形成一些细小的米粒状纳米粒子堆积物, 颗粒粒径约为15 nm; 继续增大[Bmim]BF4浓度[图4(C)], 开始形成类似六方片状的颗粒, 但结构不够完整, 表面附着很多细小的纳米颗粒; 当[Bmim]BF4与铝源的摩尔比达到0.15时[图4(D)], 样品呈形貌更规整且表面相对光滑的六方片状, 颗粒的平均尺寸约为600 nm, 平均厚度约为200 nm. 上述结果表明离子液体[Bmim]BF4能够起到结构导向作用, 通过加入离子液体实现了对氧化铝产物的形貌调控, 使其从最初的菱形纳米片转变为六方片状结构.Fig.3 Typical SEM images of alumina synthesized with different concentrations of [Bmim]BF4 (A), (B) MA-0-24; (C), (D) MA-0.05-24; (E), (F) MA-0.10-24; (G), (H) MA-0.15-24.Fig.4 Typical TEM images of alumina synthesized with different concentrations of [Bmim]BF4 (A) MA-0-24; (B) MA-0.05-24; (C) MA-0.10-24; (D) MA-0.15-24.Fig.5 HRTEM images of the as-synthesized alumina(A) MA-0-24; (B) MA-0.15-24. The insets are the corresponding Fourier fast transform(FFT) patterns.Fig.6 Crystallographic simulations of the as-synthesized alumina(A) Rhombohedral nanosheet; (B) hexagonal nanoplate.为了进一步研究不同微观形貌的氧化铝样品的晶面特征, 分别对无离子液体条件下所得菱形片状氧化铝以及[Bmim]BF4作用下合成的六方片状氧化铝进行HRTEM 表征, 结果如图5所示. 从菱形纳米片的HRTEM照片中[图5(A)]能够看到2种不同的晶面间距, 0.20 nm和0.46 nm, 分别对应γ-Al2O3的(400)和(111)晶面, 且晶面间距为0.46 nm的晶格条纹与纳米片的侧面相平行, 晶面之间夹角为70°, 与实际(111)晶面夹角相一致; 而不同晶面间距的晶格条纹间夹角为54°, 正好对应为晶面(400)与(111)之间的夹角. 图5(A)右上角插图为纳米片的正面入射快速傅里叶变换(FFT)图, 其入射晶带轴方向为且FFT图谱显示样品具有单晶性质. 以上结果表明菱形纳米片的侧面属于{111}晶面族, 而上下基底面对应为{110}晶面族. [Bmim]BF4作用下得到的六方片状氧化铝[图5(B)]的FFT图的入射晶带轴方向为[111], HRTEM照片中显示有2种不同方向的晶格条纹, 经测量其间距都为0.14 nm, 并且晶格条纹间的夹角为60°, 与γ-Al2O3的{110}晶面族中晶面间的夹角相一致, 因此可以推测六方片状结构的上下基底面为{111}晶面族, 6个侧面则属于{110}晶面族. 图6为上述2种不同形貌结构的γ-Al2O3对应的晶体结构模型图. 2.3 介孔结构表征图7(A)为上述2种氧化铝产物的N2吸附-脱附等温线. 由图7(A)可见, 2种产物的吸附-脱附等温线都具有Ⅳ型等温线特征, 说明样品都具有介孔性质. 氧化铝菱形纳米片(谱线a)在较低的相对压力范围内等温线上升较平缓, 当相对压力大于0.8之后, 等温线急剧上升, 出现了明显的H3型滞后环, 表明样品的孔结构为片状粒子堆积形成的狭缝孔. 而离子液体作用下得到的六方纳米片氧化铝样品的吸附-脱附曲线具有H2型回滞环, 孔结构对应为更加均一的墨水瓶状介孔结构[18]. 图7(B)为2种产物的孔径分布曲线图. 在不添加离子液体的条件下(曲线a), 产物孔径分布范围较宽, 为4～50 nm, 孔结构不规整; 而在离子液体的作用下(曲线b)得到的产物孔径较小且分布较窄, 主要集中在2～5 nm.Fig.7 N2 adsorption-desorption isotherms(A) and pore-size distribution plots(B) of the as-synthesized alumina a. MA-0-24; b. MA-0.15-24.表1列出了这两种不同形貌的氧化铝产物的孔参数信息. 结果表明, 在离子液体作用下合成的六方片状氧化铝相对于菱形片状氧化铝(124 m2/g)具有更高的比表面积(203 m2/g)和更规整集中的介孔孔道. 以上结果说明离子液体[Bmim]BF4作为模板剂, 不仅能够对氧化铝的微观形貌以及晶面性质进行调控, 同时对产物的孔结构包括介孔结构的孔类型、孔径大小及分布等也能起到一定的调控作用, 并且能够有效提高氧化铝产物的比表面积.Table 1 Pore parameters of the products synthesizedwith or without [Bmim]BF4SampleSBET/(m2·g-1)Dpore/nmVpore/(cm3·g-1)MA-0-2412422.830.73MA-0.15-242034.420.282.4 六方片状γ-Al2O3的形成机理为了探究六方片状γ-Al2O3纳米颗粒的生长机制, 在其它反应参数不变的条件下, 对反应时间的影响进行了考察. 图8为不同反应时间下得到的氧化铝产物的SEM 照片. 当反应时间为1 h时[图8(A)], 产物为细小的纳米颗粒以及颗粒堆积物, 该阶段主要为晶体的成核阶段; 当反应进行6 h时[图8(B)], 开始形成许多分散的不规则薄片状颗粒, 其中出现了少量的六方纳米片, 说明初始晶粒经过重结晶开始形成片状结构; 延长反应时间为12 h时[图8(C)], 产物的形貌结构变得更加均匀规整, 且具有一定厚度的六方片状颗粒增多; 随着反应时间的延长, 在24 h时[图8(D)], 初始晶粒通过生长最终形成了结构完整且形貌规则的六方片状氧化铝颗粒.Fig.8 SEM imag es of γ-Al2O3 synthesized at different reaction time (A) MA-0.15-1; (B) MA-0.15-6; (C) MA-0.15-12; (D) MA-0.15-24.为了明确在离子液体[Bmim]BF4作用下氧化铝产物由菱形纳米片向六方纳米片结构转变的调控机理, 对氧化铝的前驱体进行了研究. 图9为不同离子液体浓度下合成的前驱体的XRD谱图. 结果表明, 当反应体系中不添加离子液体时, 所得前驱体的所有衍射峰都为正交相γ-AlOOH的特征峰(JCPDS No.21-1307). 而随着体系中离子液体[Bmim]BF4浓度的增大, 能够明显观察到γ-AlOOH的特征峰强度逐渐减弱, 当[Bmim]BF4与铝源的摩尔比为0.10时(图9谱线c), 在2θ为18.3°和20.3°的位置出现了2个较强的峰谱, 通过与标准衍射图谱对比, 确定为单斜相三水铝石(JCPDS No.74-1175)(002)和(111)晶面的特征峰, 说明离子液体的加入能够促使前驱体从γ-AlOOH向三水铝石发生相转变. 当进一步增加体系中[Bmim]BF4与铝源的摩尔比至0.15时(图9谱线d), γ-AlOOH的特征峰基本消失, 三水铝石的峰强度进一步增强, 同时在2θ=37.1°, 38.1°和38.6°处出现三斜相督三水铝石(Doyleite)的特征峰(JCPDS No.37-0376), 说明此时前驱体完全由γ-AlOOH转化为三水铝石与督三水铝石的混合相结构.Fig.9 XRD patterns of the as-prepared precursors at different molar ratios of [Bmim]BF4 to aluminum sourcea. MA-0-24; b. MA-0.05-24; c. MA-0.10-24; d. MA-0.15-24.Fig.10 FTIR spectra of precursor of MA-0.10-24(a), precursor of MA-0-24(b) and pure [Bmim]BF4(c)图10为添加离子液体[Bmim]BF4前后制备的前驱体和纯[Bmim]BF4的红外光谱图. 离子液体作用下的前驱体(图10谱线a)在1643 cm-1处的峰归属于水分子的振动峰, 对应于前驱体表面吸附的游离水分子; 而在793, 679和565 cm-1处的峰则归属于Al—O的伸缩振动[16]. 此外, 在2929和2855 cm-1处的2个小峰对应于离子液体烷基链上的C—H键伸缩振动, 962 cm-1处的谱带归属于咪唑环上的C—N伸缩振动. 与图10谱线c中纯离子液体[Bmim]BF4的红外光谱相比, 前驱体中C—H的伸缩振动峰和C—N的伸缩振动峰均向低波数移动, 峰强度大幅度降低, 说明未焙烧前的前驱体中仍有少量残存的[Bmim]BF4, 且在反应过程中[Bmim]BF4与晶体间形成了氢键相互作用[19]. 图10谱线b为不添加离子液体时合成的γ-AlOOH前驱体的红外图谱. 可见, 在离子液体作用下, 产物中的Al—O—H伸缩振动峰从原来的1064 cm-1左移至1055 cm-1且变得很弱, 说明氢键的形成以及原子间的键合环境发生了改变. 相比于γ-AlOOH前驱体在3090和3302 cm-1处2个较大的宽峰, 离子液体作用下得到的前驱体在3700～3300 cm-1处分裂为几个细小的尖锐峰, 说明表面的羟基结构发生了变化, 且该峰的位置与文献中报道的三水铝石的羟基伸缩振动峰一致[20].以上分析表明, 在合成体系中, 离子液体[Bmim]BF4的加入能够改变前驱体结晶过程中原子的排列方式乃至生成物的晶体结构, 使其形成三水铝石和督三水铝石混合相. 而六方结构为三水铝石较常见的一种基础形态, 晶体的成核和生长过程主要以{100}和{001}晶面族为取向, {001}晶面族为端面, 在晶粒生长初始阶段[001]方向的生长速率极慢, 形成很薄的片层结构, 随着晶粒的长大, 由于缺陷以及孪晶的形成, 纳米片出现棱角, 形成6个侧晶面{100}, 晶体的生长取向也发生变化, [001]方向的生长速率相对于横向方向开始增大, 最终形成具有一定厚度的六方片状三水铝石[21,22]. 前驱体经过高温焙烧, 能够进行结构拓扑转换, 最终得到了主晶面为{111}晶面族, 侧晶面为{110}晶面族的γ-Al2O3六方纳米片, 具体生长过程如Scheme 1所示.Scheme 1 Growth mechanism of γ-Al2O3 hexagonal nanoplate3 结论采用离子液体辅助水热法, 以[Bmim]BF4为模板, 合成了具有特殊晶面取向的六方片状介孔氧化铝. 研究表明, [Bmim]BF4作为合成模板, 对氧化铝晶体的微观结构及晶面取向具有重要的调控作用. [Bmim]BF4的加入能够改变反应环境, 与初始晶粒间形成氢键相互作用, 促进晶胞中的原子沿着结合能更低、结构更加稳定的方式进行键合和排列, 形成前驱体为三水铝石及督三水铝石混合晶相的六方片状结构, 并经过高温焙烧形成稳定的六方片状γ-Al2O3. 在离子液体的调控作用下, 最终的氧化铝产物从基底面为{110}晶面族, 侧面为{111}晶面族的菱形纳米片转化为基底面为{111}晶面族, 侧面为{110}晶面族的六方片状结构. 相比于菱形纳米片, 以离子液体为模板合成的六方片状氧化铝具有更大的比表面积(203 m2/g)和分布更均一的介孔孔道(4.2 nm).参考文献【相关文献】[1] Hua M., Zhang S. J., Pan B. C., Zhang W. M., Lv L., Zhang Q. S., J. Hazard. Mater., 2012, 211/212, 317—331[2] Bali S., Chen T., Chaikittisilp W., Jones W. C., Energy Fuels, 2013, 27(3), 1547—1554[3] Wang Z., Wei Y. M., Cao Y., Xu Z. L., J. Chem. Eng. Chinese Universities, 2016, 30(1), 13—18(王珍, 魏永明, 曹悦, 许振良. 高校化学工程学报, 2016, 30(1), 13—18[4] Trueba M., Trasatti S. P., Eur. J. Inorg. Chem., 2005, 2005(17), 3393—3403[5] Mei D. H., Ge Q. F., Szanyi J., Peden C. H. F., J. Phys. Chem. C, 2009, (18), 7779—7789[6] Sakashita Y., Araki Y., Shimada H., Appl. Catal. A, 2001, 215(1/2), 101—110[7] Muldoon M. J., Nockemann P., Lagunas M. C., Cryst. Eng. Comm., 2012, 14, 4873—4885[8] Plechkova N. V., Seddon K. 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