1.1 โครงสร้างคริสตัลอลูมินา
อลูมินามีโครงสร้างที่ค่อนข้างซับซ้อน โดยแบ่งออกเป็นสองประเภทตามการจัดเรียงของ O2-: โครงสร้างลูกบาศก์ (fcc) หรือโครงสร้างปิดอัดหกเหลี่ยม (hcp) ภายในสองหมวดหมู่หลักเหล่านี้ การจำแนกประเภทเพิ่มเติมสามารถจำแนกตาม Al3+ ได้ โดยในจำนวนนี้ (ลูกบาศก์), η (ลูกบาศก์), θ (โมโนคลินิก) และ δ (ออร์โธฮอมบิก) นั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้าง fcc lattice ในขณะที่ (ตรีโกณมิติ), κ (ออร์โธฮอมบิก) และ χ (หกเหลี่ยม) เป็นโครงสร้าง hcp
โครงสร้างผลึก -Al2O3 มี O2- จัดเรียงอยู่ในโครงสร้างอัดแน่นแบบปิดหกเหลี่ยม- โดยส่วนที่เหลือสร้างเป็นตำแหน่งคั่นระหว่างหน้าแปดด้าน และ Al3+ เติมเต็ม 2/3 ของตำแหน่งคั่นระหว่างหน้า ดังนั้นจึงมั่นใจได้ว่าสูตรทางเคมีของอลูมินาคือ -Al2O3 หลักการเติม Al3+ ในไซต์โฆษณาคั่นระหว่างหน้าแบบแปดด้านเป็นไปตามกฎของ Pauling กล่าวคือ ระยะห่างระหว่าง Al3+ ภายในเลเยอร์เดียวกันและระหว่างเลเยอร์ควรแยกจากกันให้มากที่สุด [1]
-Al2O3 ถูกแบ่งออกเป็นเกล็ดเพิ่มเติม-เช่น -Al2O3 และทรงกลม -Al2O3 เกล็ด-เช่น -Al2O3 แสดงโครงสร้างระนาบสอง-มิติในอวกาศ โดยมีความหนาเล็กน้อยและมีอัตราส่วนความหนา-ต่อ-เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ โดยปกติจะเตรียมโดยใช้สามวิธี: เคมีแบบเปียก ปฏิกิริยา-สถานะของแข็ง และวิธีเกลือหลอมเหลว โครงสร้าง -Al2O3 ทรงกลมส่วนใหญ่จัดเรียงในพื้นที่สามมิติ- และการเติบโตในทิศทางสอง-มิติจะต้องถูกระงับในระหว่างการเตรียม ดังนั้นวิธีการต่างๆ เช่น การตกตะกอนที่เป็นเนื้อเดียวกัน วิธีไฮโดรเทอร์มอล วิธีหยดบอล วิธีเทมเพลต วิธีการฉีดพ่น และอิเล็กโทรลิซิสพลาสมาจึงถูกนำมาใช้ที่นี่เป็นหลัก ทรงกลม -Al2O3 ค่อนข้างยากในการเตรียม
-โครงสร้างผลึก Al2O3 มีลักษณะพิเศษคือการอัด O2 แบบลูกบาศก์ปิด- จึงทำให้เกิดโครงสร้างแปดด้าน โครงสร้างนี้พัฒนาต่อไปเป็นโครงสร้างสปิเนล โดยมีอะตอม O ที่อัดแน่น 32 ลูกบาศก์ลูกบาศก์ประกอบเป็นเซลล์หน่วย ในโครงสร้างสปิเนล อะตอม 32 O ก่อตัวเป็นช่องว่างทรงสี่หน้า 8 ช่อง และช่องว่างทรงแปดหน้า 16 ช่อง โดยที่อะลูมิเนียม 67/3 อะตอมจะกระจายแบบสุ่มในช่องว่าง ขณะที่มีช่องว่าง 8/3 ช่อง [2]
คุณลักษณะของโครงสร้างผลึก -Al2O3 อยู่ที่พื้นที่ผิวจำเพาะสูงและจุดศูนย์กลางที่กระจัดกระจายอย่างกว้างขวาง ที่อุณหภูมิตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม วัสดุนี้จะมีเสถียรภาพที่ดี ดังนั้น -ตัวเร่งปฏิกิริยา Al2O3 จึงมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในอุตสาหกรรมและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เนื่องจากมีการคัดเลือกสูง
-Al2O3 เป็นรูปแบบผลึกที่เสถียรที่สุดของอลูมินา และรูปแบบผลึกอื่นๆ จะไม่เสถียรและเรียกว่าระยะการเปลี่ยนผ่าน ขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะเปลี่ยนเป็นโครงสร้าง -Al2O3 ที่เสถียรในที่สุดภายใต้เงื่อนไขบางประการ ดังนั้น -Al2O3 จึงเป็นขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงขั้นสุดท้ายของอลูมินาด้วย ดังนั้น มีเพียง -Al2O3 เท่านั้นที่มีอยู่ในธรรมชาติ ในรูปของแร่ธาตุธรรมชาติ เช่น คอรันดัมธรรมชาติ ทับทิม และแซฟไฟร์ โครงสร้างนี้เรียกอีกอย่างว่าโครงสร้างผลึกคอรันดัม [3-4]
1.2 อลูมินาเซรามิกส์
เซรามิกอลูมินาเป็นวัสดุเซรามิกประสิทธิภาพสูง- เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ดีเยี่ยม จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูง ความแข็งแรงสูง ความต้านทานการสึกหรอสูง และฉนวนสูง ประวัติการพัฒนาสามารถสืบย้อนไปถึงปลายศตวรรษที่ 19 เซรามิกอลูมินาเป็นหนึ่งในเซรามิกออกไซด์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดเนื่องจากมีความแข็งแรงและความแข็งสูง ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากคุณสมบัติทางกล ไฟฟ้า และทางแสงโดยทั่วไป จึงมีการใช้อลูมินาเซรามิกในสาขาอุตสาหกรรมสมัยใหม่หลายแห่ง
เซรามิกอลูมินามีความแข็งสูง โดยมีความแข็งแบบร็อกเวลล์ที่ HRA80-90 ซึ่งเป็นอันดับสองรองจากเพชร ความต้านทานการสึกหรอของเซรามิกอลูมินาเทียบเท่ากับ 266 เท่าของเหล็กกล้าแมงกานีสและ 171.5 เท่าของเหล็กหล่อโครเมียมสูง- ภายใต้สภาพการทำงานเดียวกันสามารถยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ได้อย่างน้อยสิบเท่า ความหนาแน่นของวัสดุเซรามิกอลูมินาอยู่ที่ 3.7~3.95 g/cm³ ซึ่งเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของความหนาแน่นของเหล็ก ซึ่งสามารถลดภาระของอุปกรณ์ได้อย่างมาก ในเวลาเดียวกัน ยังมีข้อดี เช่น การนำความร้อนสูง ความต้านทานที่ดีและเสถียรภาพทางความร้อน และค่าคงที่ไดอิเล็กตริกเล็กน้อย เป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับอุปกรณ์และระบบไมโครอิเล็กทรอนิกส์รุ่นใหม่ และได้กลายเป็นวัสดุหลักสำหรับพื้นผิววงจรในด้านต่างๆ เช่น การบินและอวกาศ การสื่อสาร 5G เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง- และไฟ LED กำลังสูง [5]
เทคโนโลยีการเตรียมผงอลูมินาชนิดพิเศษที่มีความบริสุทธิ์สูง-เป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่จำกัดการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวัสดุเซรามิกอลูมินาชนิดพิเศษ และยังเป็นตัวเชื่อมโยงสำคัญในการลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตทางอุตสาหกรรม การพัฒนาวิธีการใหม่ในการเตรียม-ผงเซรามิกคุณภาพสูงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาวัสดุเซรามิกและสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง-ที่เกี่ยวข้อง
2
เทคโนโลยีการเตรียมผงอลูมินา
2.1 การจำแนกประเภทของสารตั้งต้นของอลูมินา
การเตรียมอลูมินามักเกี่ยวข้องกับการสลายตัวด้วยความร้อนของอลูมินาไฮเดรต ซึ่งตกตะกอนจากสารละลายที่มีไอออนอัล3+ หรือสารประกอบออร์แกโนเมทัลลิก การศึกษาแสดงให้เห็นว่ากระบวนการแปลงสภาพนี้ (เช่น การทำให้โบห์ไมต์ขาดน้ำไปเป็น -Al2O3) เป็นปฏิกิริยาโทโพแทคติก ซึ่งทำให้สัณฐานวิทยาระดับจุลภาคของสารตั้งต้นยังคงอยู่ในอลูมินา ดังนั้นลักษณะของอลูมินาจึงมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสารตั้งต้นของไฮเดรต
ตามความแตกต่างในโครงสร้างและปริมาณน้ำ สารตั้งต้นของอลูมินาส่วนใหญ่ประกอบด้วย gibbsite, bayerite, nordstrandite และ diaspore ซึ่งในจำนวนนี้ diaspore จะถูกแบ่งออกเป็น diaspore และ boehmite เพิ่มเติม Gibbsite เป็นส่วนประกอบหลักของแร่บอกไซต์ในเขตร้อน ในฐานะผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของกระบวนการเชิงพาณิชย์ของ Bayer มีการผลิตในปริมาณมากโดยการตกตะกอนของอัลคาไลน์ของ Al3+ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารหน่วงการติดไฟ สารเติมแต่งสำหรับโพลีเมอร์และกระดาษ สารตัวเติมยาสีฟัน และสารเพิ่มความคงตัวสำหรับไทเทเนียมไดออกไซด์ โครงสร้างผลึกของกิบบ์ไซต์อยู่ในระบบโมโนคลินิก โดยมีอะลูมิเนียม-ออกซิเจนออคทาเฮดราเชื่อมต่อกันด้วยขอบเพื่อสร้างโครงสร้างเป็นชั้น และการจัดเรียงซ้อน-สองชั้นสามารถแสดงเป็น AB BA AB BA.... โบห์ไมต์หรือที่รู้จักกันในชื่อหลอก-โบเอห์ไมต์ มันสามารถสังเคราะห์ด้วยความร้อนโดยใช้กิบบ์ไซต์เป็นวัตถุดิบ หรือได้จากการควบคุมการคั่วไบเยอริต์ โบห์ไมต์อยู่ในระบบออร์โธฮอมบิก โดยมีอะลูมิเนียม-ออกซิเจนออคทาเฮดราเชื่อมต่อกันด้วยขอบและจัดเรียงเป็นขั้นบันได และชั้นต่างๆ ของมันถูกเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน ในโครงสร้างแปดด้านนั้น อะตอมของออกซิเจนจะถูกจัดเรียงในลักษณะ ABC ABC....
ในบรรดาสารตั้งต้นของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์หลายชนิด โบเอห์ไมต์หลอก-เป็นไฮเดรตชนิดหนึ่งที่มีความเป็นผลึกค่อนข้างต่ำ โดยมีลักษณะเฉพาะคือพื้นที่ผิวจำเพาะสูง รูพรุนมากมาย พื้นผิวที่มีประจุบวก การกระจายตัวได้ง่ายในน้ำและไฮดรอกซิล-ตัวทำละลายที่มีตัวทำละลาย และความสามารถในการละลายของเจลที่ดีภายใต้สภาวะที่เป็นกรด คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้โบเอไมต์หลอก-ใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะตัวพาตัวเร่งปฏิกิริยาและสารยึดเกาะ และยังเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางที่สำคัญสำหรับการผลิตอะลูมินากัมมันต์ [6]
2.2 วิธีการเตรียมผงอลูมินา
2.2.1 วิธีเฟสแก๊ส
วิธีเฟสแก๊สใช้ก๊าซหรือทำให้สารตั้งต้นกลายเป็นไอโดยตรงผ่านวิธีการให้ความร้อนต่างๆ ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีกายภาพเกิดขึ้นในสถานะก๊าซ และในที่สุดก็ควบแน่นเป็นผงที่มีขนาดเล็กมาก วิธีการประเภทนี้มีสภาวะที่เกิดปฏิกิริยาไม่รุนแรง ควบคุมการรวมตัวได้ง่าย การกระจายตัวของอนุภาคที่ดี ขนาดอนุภาคเล็ก และการกระจายตัวแคบ ข้อเสียคือผลผลิตต่ำมากและควบคุมต้นทุนการผลิตได้ยาก
ในวิธีเฟสแก๊ส วัตถุดิบจะต้องระเหยจนหมดก่อนทำปฏิกิริยา ซึ่งใช้พลังงานมาก และปฏิกิริยาต้องใช้ก๊าซเฉื่อยจำนวนมากและมีความชื้นต่ำมาก ส่งผลให้ต้นทุนวิธีเฟสแก๊สค่อนข้างสูง
การสะสมไอสารเคมี (CVD) เป็นวิธีเฟสก๊าซที่ใช้กันทั่วไปในการเตรียมนาโน-อลูมินา วิธีนี้ใช้อะลูมิเนียมคลอไรด์และไอน้ำเพื่อทำปฏิกิริยาในห้องปฏิกิริยาเพื่อสร้างผงนาโนอลูมินา วิธีการ CVD ทั่วไป ได้แก่ Flame CVD, Laser Pyrolysis CVD และอื่นๆ ฮั่น ซือจง และคณะ [7] ผงอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูง-ที่เตรียมไว้ซึ่งมีขนาดอนุภาคเฉลี่ย 5.6 นาโนเมตรโดยพลาสมาออร์กาโนเมทัลลิก CVD ทำปฏิกิริยาในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนที่ 1000 องศาและ 5.3 กิโลปาสคาล เพื่อให้ได้ผงอลูมินานาโนทรงกลม-
2.2.2 วิธีเฟสของเหลว
วิธีเฟสของเหลวเกี่ยวข้องกับการละลายเกลืออะลูมิเนียมในตัวทำละลายบางชนิด โดยแยกตัวถูกละลายและตัวทำละลายผ่านการระเหย การระเหิด การเติมสารตกตะกอน การไฮโดรไลซิส และวิธีการอื่น ๆ เพื่อให้ได้อนุภาคที่มีรูปร่างและขนาดที่แน่นอน นั่นคือการเตรียมสารตั้งต้นของผง Al2O3 และสุดท้ายให้ความร้อนและการสลายตัวของสารตั้งต้น
ประการแรก ธาตุอะลูมิเนียมมีอยู่ในสารละลายในรูปแบบไอออนิกและสามารถละลายได้ในตัวทำละลายน้ำหรือตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น ไตรคลอโรเมทิล เอธานอล และโทลูอีน โดยผ่านเกลืออะลูมิเนียม เช่น อะลูมิเนียมซัลเฟต อะลูมิเนียมเซ็ก-บิวทอกไซด์ และโซเดียมเมตาอะลูมิเนต ต่อมา ไอออนของอะลูมิเนียมสามารถสะสมและตกตะกอนในรูปของโควาเลนต์ออกไซด์โดยผ่านวิธีการต่างๆ เช่น ไฮโดรไลซิสและการระเหยของเกลืออะลูมิเนียม หรือโดยการใช้สารตกตะกอน เช่น แอมโมเนียมคาร์บอเนต โซเดียมไฮดรอกไซด์ ยูเรีย และกรดซัลฟิวริก ในที่สุด ตะกอนจะถูกล้างและทำให้แห้งหรือเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้ได้รูปแบบผลึกอลูมินาที่ต้องการ [8-9]
เทคโนโลยีสเปรย์ไพโรไลซิส
เทคโนโลยีสเปรย์ไพโรไลซิสหรือที่รู้จักกันในชื่อเทคโนโลยีสเปรย์ไพโรไลซิสด้วยเปลวไฟเป็นวิธีการในการเตรียมผงอลูมินาขนาดเล็กพิเศษโดยอาศัยละอองละอองขนาดไมครอน-ที่สร้างขึ้นด้วยคลื่นอัลตราโซนิก ซึ่งถูกให้ความร้อนและสลายตัวที่ 400 องศา ~800 องศา เลนและคณะ [10] ประสบความสำเร็จในการทำให้ผงอลูมินาหลายเฟสบริสุทธิ์โดยใช้เทคโนโลยีสเปรย์ไพโรไลซิส ทำให้ได้ผงอลูมินา-ความบริสุทธิ์ระดับนาโน-สูงที่มีขนาดอนุภาค 50 นาโนเมตร~80 นาโนเมตร และ-ความบริสุทธิ์ของเฟส 50%~85%
วิธีการไฮโดรไลซิสของอัลคอกไซด์
วิธีการไฮโดรไลซิสของอัลคอกไซด์เกี่ยวข้องกับการเตรียมสารละลายจากเกลืออะลูมิเนียมที่ละลายน้ำได้-ตามสัดส่วนปริมาณสัมพันธ์ จากนั้นเลือกสารตกตะกอนที่สามารถทำปฏิกิริยากับไอออนของโลหะเพื่อสร้างตะกอน และสุดท้ายให้ความร้อนและทำให้ตะกอนแห้งเพื่อให้ได้ผงละเอียดมาก [11] วิธีการไฮโดรไลซิสของอัลคอกไซด์ทั่วไปรวมถึงวิธี-การปล่อยซัลเฟอร์-อะลูมิเนียมแอมโมเนียมซัลเฟตแบบอิสระ และวิธีอะลูมิเนียมแอมโมเนียมคาร์บอเนต เป็นต้น [12-13]
จงเหลียนหยุน และคณะ [14] ใช้อะลูมิเนียมไนเตรตบริสุทธิ์เชิงวิเคราะห์และแอมโมเนียมไบคาร์บอเนตเป็นวัตถุดิบหลักในการเตรียมผงนาโน-Al2O3 โดยวิธีตกตะกอนร่วม- ขนาดอนุภาคเฉลี่ยของผงนาโน-Al2O3 ที่เตรียมไว้คือ 20 นาโนเมตร~30 นาโนเมตร การเติมสารลดแรงตึงผิว PEG6000 ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการกระจายตัวของผง -Al2O3
ปรับปรุงกระบวนการของไบเออร์
กระบวนการของไบเออร์ใช้การเปลี่ยนแปลงความสามารถในการละลายของอะลูมิเนียมออกไซด์ในสารละลายอัลคาไลน์ โดยใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้นเพื่อเปลี่ยนอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ให้เป็นโซเดียมอะลูมิเนต จากนั้นจึงแยกสารที่ไม่ละลายน้ำผ่านการตกตะกอน และสุดท้าย-ทำให้อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ตกตะกอนอีกครั้งโดยการเจือจางและเติมผลึกเมล็ดอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ ตามด้วยการคั่วและการคายน้ำเพื่อให้ได้ผงอลูมินา
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการปรับปรุงกระบวนการของไบเออร์อย่างต่อเนื่อง ทำให้มีการพัฒนาวิธีการใหม่ๆ ที่สามารถขจัดคราบสกปรกอย่างมีประสิทธิภาพได้ [15] กระบวนการของไบเออร์ที่ได้รับการปรับปรุงส่วนใหญ่ช่วยปรับปรุงการเตรียมโซเดียมไฮดรอกไซด์และการกำจัดโซเดียมเป็นหลัก ทำการขจัดสิ่งสกปรกและกำจัดเหล็กบนโซเดียมอะลูมิเนต และควบคุมสภาวะการสลายตัวเพื่อให้ได้อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง- ในระหว่างกระบวนการนี้ อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์จะตกตะกอนอย่างช้าๆ ซึ่งช่วยลดการเกิดนิวเคลียสของผลึกที่ผิดปกติได้อย่างมีประสิทธิภาพ และยังช่วยลดการรวมตัวของโซเดียมและซิลิคอนเจือปนอีกด้วย สุดท้ายนี้ -อลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงได้มาจากการเผาและการบดที่อุณหภูมิสูง-
โซล-วิธีเจล
วิธีโซล-เจลเป็นวิธีการที่ง่ายและมีประสิทธิภาพในการสังเคราะห์นาโน-อลูมินา ต่างจากวิธีการตกตะกอนซึ่งในตอนแรกจะเปลี่ยนเป็นโซลและเจล เกลืออะลูมิเนียมและ-เอมีนหรือสารละลายเกลือแอมโมเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงจะต้องผ่านการไฮโดรไลซิสหรือโพลีเมอไรเซชันเพื่อสร้างเจลตั้งต้น จากนั้นจึง-ล้างแอลกอฮอล์ บ่ม และเผาในที่สุดเพื่อให้ได้ผงอลูมินา
นักวิจัยบางคนยังได้ทำการปรับปรุงทางเทคนิคโดยใช้วิธีโซล-เจลแบบดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น Zhu Zuoyuan [16] นำกระบวนการไฮบริดของโลหะอัลคอกไซด์ไฮโดรไลซิสและวิธีโซล-เจลมาใช้เพื่อเตรียมผงอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูง- ขั้นแรก ให้ความร้อนผงอะลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์มากกว่าหรือเท่ากับ 2N เพื่อสังเคราะห์สารละลายอะลูมิเนียมอัลคอกไซด์ จากนั้นอนุภาคเจือปนที่ไม่ละลายน้ำจะถูกกำจัดออกโดยการกรองแบบไมโครฟิลเตรชัน และหลังจากอายุมากขึ้น จะทำการไฮโดรไลซิส ได้เจลแห้งโดยการกลั่น และสุดท้ายได้-ผงอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยการเผาที่อุณหภูมิสูง-
วิธีอะลูมิเนียมอัลคอกไซด์
วิธีอะลูมิเนียมอัลคอกไซด์อยู่ในการทำซ้ำทางเทคโนโลยีของวิธีไฮโดรไลซิสของอัลคอกไซด์ โดยเกี่ยวข้องกับการเติมเกล็ดอะลูมิเนียมโลหะลงในสารละลายไอโซโพรพานอลเพื่อทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างไอโซโพรพิกไซด์อะลูมิเนียม จากนั้นจึงไฮโดรไลซ์อะลูมิเนียมไอโซโพรพิกไซด์เพื่อสร้างอะลูมินาไฮเดรต และหลังจากขั้นตอนต่างๆ เช่น การแก่ การกรอง การทำให้แห้ง และการกระตุ้นการคายน้ำ ในที่สุดก็ได้ผงอลูมินาที่มีกิจกรรมการเผาผนึกค่อนข้างสูง
หยาง คองลิน และคณะ [17] ใช้โลหะอลูมิเนียมและคาร์บอนแอลกอฮอล์เป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์อะลูมิเนียมอัลคอกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง- และเตรียมอะลูมินาไฮเดรตโดยการไฮโดรไลซิสของอัลคอกไซด์ ซึ่งขจัดกระบวนการกลั่นแบบสุญญากาศด้วยความต้องการอุปกรณ์ที่สูง และในที่สุดก็ได้ผงอลูมินาอัลตราไฟน์ที่มีความบริสุทธิ์สูง-เกรด 5N โดยการเผา โดยมีความบริสุทธิ์ของผงมากกว่าหรือเท่ากับ 99.999% และขนาดอนุภาคของ 0.1 ไมโครเมตร~0.3 ไมโครเมตร ผงอลูมินาที่เตรียมด้วยวิธีนี้มีความบริสุทธิ์สูงและขั้นตอนการเตรียมทำได้ง่ายพร้อมการควบคุมผลิตภัณฑ์ที่แข็งแกร่ง
2.2.3 วิธีโซลิดเฟส
วิธีโซลิดเฟสเป็นวิธีการที่มีผงตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปผสมกันและทำปฏิกิริยาโดยตรงภายใต้อุณหภูมิและบรรยากาศที่กำหนดเพื่อสร้างนาโน-อลูมินา
วิธีการบดแบบเครื่องกล
วิธีการบดเชิงกลใช้เครื่องบดละเอียดพิเศษหลายชนิด (โรงสีลูกบอลพลังงานสูง- โรงสีลูกบอลดาวเคราะห์ โรงสีทาวเวอร์ โรงสีเจ็ท ฯลฯ) เพื่อบดและบดวัตถุดิบโดยตรงให้เป็นผงละเอียดมาก หนึ่งในนั้นคือ-โรงสีลูกบอลพลังงานสูงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย พวกเขาบดผงอลูมินาในน้ำหรือแอลกอฮอล์โดยใช้เครื่องจักรเพื่อเตรียมผงอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูง- ผ่านการสั่นสะเทือนและการหมุนของโรงสีลูกกลม พลังงานจะถูกจ่ายให้กับวัตถุดิบ ทำให้วัตถุดิบได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงจากลูกบอลแข็ง บดเป็นอนุภาคละเอียด หรือกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมี ดังนั้นจึงเตรียมผงละเอียดมาก
วิธีการระเบิด
วิธีการระเบิดยังสามารถใช้เป็นวิธีเฟสของแข็ง-ในการเตรียมผงอลูมินาได้ วิธีการนี้จะทำปฏิกิริยาการเผาไหม้ภายในภาชนะที่มีปริมาตรคงที่-และทำให้เกิดก๊าซจำนวนมาก ดังนั้น ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นทันทีมักจะเกิดขึ้นภายใต้แรงดันสูง โดยระงับความดันไออิ่มตัวของสารตั้งต้น และเพิ่มอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสภายใต้ความดันปกติ ซึ่งเอื้อต่อการก่อตัวของผงอลูมินาที่แพร่กระจายได้ในเฟสเดียว-อย่างเสถียร วิธีการระเบิดมีข้อกำหนดสูงสำหรับอุปกรณ์การผลิต การควบคุมกระบวนการผลิตที่ยากลำบาก ผลผลิตต่ำ และต้นทุนการผลิตค่อนข้างสูง
เป็ง และคณะ [18] ได้รับผลการระเบิดที่แตกต่างกันโดยการควบคุมค่า pH ของระบบไกลซีน-อะลูมิเนียมไนเตรต ผลการวิจัยพบว่าสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างสามารถควบคุมขนาดเกรนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดสัดส่วนของเฟสอสัณฐาน และเพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะ ในขณะที่การรวมตัวกันของระดับที่แตกต่างกันเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีค่า pH น้อยกว่าหรือเท่ากับ 6
3
สรุป
ผงอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูง-สูงเนื่องมาจากคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีขั้นสูง ทำให้มีการใช้งานผงอลูมินาได้กว้างขึ้นอย่างมาก และเป็นวัตถุดิบสำคัญในการผลิตขั้นสูงสมัยใหม่ ในปัจจุบัน วิธีการผลิตผงอลูมินาอัลตราไฟน์ที่มีความบริสุทธิ์สูง-หลักในประเทศจีนมีข้อเสีย เช่น กระบวนการที่ซับซ้อน การควบคุมเงื่อนไขทางเทคนิคที่ยากลำบาก ต้นทุนสูง และมลภาวะร้ายแรง ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเศรษฐกิจจีน ความต้องการ-อลูมินาอัลตราไฟน์ที่มีความบริสุทธิ์สูงจะยังคงเพิ่มขึ้น และข้อกำหนดในอนาคตสำหรับความแม่นยำของอุปกรณ์ กระบวนการเตรียมการ เทคโนโลยีการควบคุม การประหยัดพลังงาน และการปกป้องสิ่งแวดล้อมก็จะสูงขึ้นเรื่อยๆ เช่นกัน