Kontroll av aluminiumoxids morfologi och storlek beror på exakt kontroll av prekursorer, tillsatser, reaktionsförhållanden (temperatur/pH/tid) och efter-bearbetning under beredningen. Olika metoder kan uppnå riktningssyntes av olika strukturer, allt från nanopartiklar till ark, sfärer och fibrer i mikron-storlek.
1. Prekursorval och beredningsmetod bestämmer den grundläggande morfologin.
Olika syntetiska vägar bestämmer det initiala tillväxtmönstret och strukturella egenskaper hos aluminiumoxid:
Utfällningsmetod: Genom att kontrollera förhållandet mellan aluminiumsalter (t.ex. aluminiumnitrat) och utfällningsmedel (ammoniak, ammoniumbikarbonat) och matningshastigheten kan kärnbildningshastigheten kontrolleras, vilket resulterar i sfäriska eller nära-sfäriska partiklar med jämn storlek. Till exempel främjar snabb utfällning bildandet av små partiklar, medan långsam droppvis tillsats främjar ordnad kristalltillväxt.
Sol-gelmetod: Genom att använda hydrolys och kondensation av aluminiumalkoxider (t.ex. aluminiumisopropoxid), kan ultrafin och väl-dispergerad nano-aluminiumoxid med hög-renhet framställas genom att justera pH, lösningsmedelstyp och hydrolystemperatur. Sura förhållanden hämmar typiskt snabb kärnbildning, vilket gynnar bildandet av enhetliga sfäriska partiklar.
Hydrotermisk/solvotermisk metod: I en sluten autoklav kan exakt kontroll av en-dimensionella eller två-dimensionella strukturer som nanorods och nanosheets uppnås genom att justera reaktionstemperaturen (120–220 grader), hålltid och mineraliseringsmedel (NaOH). Till exempel, förlängning av hålltiden hjälper kristaller att företrädesvis växa längs specifika kristallplan och bildar nålliknande- eller plattliknande-strukturer.
Smältsaltmetod: Med hjälp av klorid- eller sulfatsalter som reaktionsmedium utförs reaktionen vid 400–900 grader. Smälta salter sänker inte bara reaktionens aktiveringsenergi utan begränsar också effektivt anisotrop kristalltillväxt. Studier har visat att tillsats av Zn²⁺ kan inducera hexagonala plattor-liknande produkter, medan Ti⁴⁺ förändrar tillväxttrenden och ökar tjockleken.
2. Exakt kontroll genom tillsatser och ytaktiva ämnen
Kristalltillväxtfrämjare: Lämplig tillsats kan avsevärt förbättra partikelregelbundenhet. Till exempel kan tillsats av specifika organiska tillsatser till ett ammoniumbikarbonatfällningssystem ge hexagonala aluminiumoxidpartiklar med en storlek på 1–2 μm och en regelbunden form, med en specifik yta på cirka 2 m²/g.
Ytaktiva ämnen: CTAB, PEG, etc., kan adsorberas på specifika kristallytor, hämma deras tillväxt och därmed kontrollera den slutliga morfologin. Användning av CTAB och PEG under sura förhållanden kan erhålla mer enhetlig storlek, lamellär aluminiumoxid; medan SDBS kan orsaka sekundär kärnbildning, vilket påverkar produktens renhet.
Por-bildande medel/porexpanderare: Organiska ämnen som stärkelse, PEG och kimrök, efter kalcinering, förlorar sina porer, bildar kontrollerbara porstrukturer, lämpliga för att förbereda ihåliga sfäriska eller porösa mikrosfärer, förbättra specifik ytarea och massöverföringseffektivitet.
