首先我們來了解“氧化鋁”這個(gè)概念，在國際上，人們一般將“氧化鋁”分為兩大類：冶金級(jí)氧化鋁和非冶金級(jí)次氧化鋁。非冶金級(jí)氧化鋁也稱多品種氧化鋁、化學(xué)品氧化鋁。

其中，擬薄水鋁石、薄水鋁石、超細(xì)氫氧化鋁、活性氧化鋁、煅燒氧化鋁和剛玉等都屬于化學(xué)品氧化鋁這一大類。

今天我們要聊的是化學(xué)式為“Al2O3”的這一化學(xué)物質(zhì)和擬薄水鋁石、薄水鋁石之間的關(guān)系。

成分、應(yīng)用之間的差異

Al2O3

當(dāng)前Al2O3有十幾種晶型，如χ、ρ、γ、κ、δ、θ和α等，α和γ是其中應(yīng)用最廣泛的兩種。

α- Al2O3莫氏硬度為９左右，熔點(diǎn)為2050℃，沸點(diǎn)為2980℃，熱導(dǎo)率為28.88Ｗ/（ｍ·Ｋ），具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫和耐磨等特性，可用作耐火材料、陶瓷、磨料等的基礎(chǔ)原料。利用其導(dǎo)熱系數(shù)高、絕緣性好的特點(diǎn)，低鈉煅燒氧化鋁作為導(dǎo)熱填料用于電子、信息、新能源等產(chǎn)業(yè)。低鈉氧化鋁還具有電絕緣性能好、耐火度高，燒成收縮率小等特性，是制造電子基板、火花塞和真空管殼等電器部件以及耐熱或耐磨陶瓷的優(yōu)質(zhì)原料，此外，低鈉超細(xì)氧化鋁近年來廣泛用于生產(chǎn)鋰電池用的隔膜材料。

α- Al2O3的晶型結(jié)構(gòu)

γ- Al2O3具有比表面積大、吸附性能好、表面酸性良好等特點(diǎn)，是應(yīng)用較多的納米氧化鋁，可作為干燥吸附劑、精拋磨料、催化劑及催化劑載體，用于石油化工、氣體干燥、汽車尾氣和工業(yè)有機(jī)廢氣的凈化處理等領(lǐng)域。

γ- Al2O3晶型結(jié)構(gòu)

薄水鋁石

薄水鋁石又稱一水軟鋁石、稱勃姆石等，分子式為γ-AlOOH，是納米氧化鋁的一種重要前驅(qū)體，是一種有序度高、結(jié)晶完整的納米氧化鋁前驅(qū)體，因而具有較擬薄水鋁石更好的穩(wěn)定性。

薄水鋁石能夠承受較高的加工溫度，因此薄水鋁石可以作為耐熱阻燃劑，應(yīng)用于需要承受較高加工溫度的無鹵覆銅板、絕緣產(chǎn)品、器件塑料外殼等。另外，薄水鋁石是生產(chǎn)煤化工等用納米氧化鋁催化劑的主要原料，還可用作生產(chǎn)鋰電池用隔膜、鈉硫電池用β- Al2O3的原料、煅燒氧化鋁的前軀體等。以低鈉超細(xì)薄水鋁石為前驅(qū)體制備出的低鈉超細(xì)氧化鋁具有低鈉、高轉(zhuǎn)化率、絕緣性高、燒結(jié)性能好等特點(diǎn)，目前已在鋰電池隔膜、微晶陶瓷、精密陶瓷、泡沫陶瓷、集成電路芯片、航空光源器件等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

擬薄水鋁石

擬薄水鋁石是一種結(jié)晶不完整的薄水鋁石，具有與擬薄水鋁石相似的化學(xué)構(gòu)成，含有1.25～2.0個(gè)結(jié)晶水，是一類不完全結(jié)晶的水合氧化鋁，又被稱為一水合氧化鋁、假一水軟鋁石。

擬薄水鋁石的典型結(jié)構(gòu)為極薄的褶皺片層，是具有特殊空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氧化鋁水合物，它具有高的比表面積、大孔容等物理特性和在酸性條件下膠溶觸變的化學(xué)特性。擬薄水鋁石的這些特性使其廣泛應(yīng)用在許多行業(yè)中，在石油工業(yè)中用作催化劑、載體、粘結(jié)劑；在汽車工業(yè)中用作汽車尾氣處理催化劑的載體涂層；在消防領(lǐng)域用作阻燃材料的添加劑；在造紙行業(yè)中用作高檔噴墨打印紙中的吸墨涂層；在環(huán)保行業(yè)中用作氣體凈化吸附劑、飲用水除氟劑、工業(yè)污水顏色和氣味消除劑；在建筑行業(yè)用作涂料添加劑；陶瓷復(fù)合材料中的增強(qiáng)劑等。

三者間的關(guān)聯(lián)及差異

關(guān)聯(lián)性

氧化鋁及其水合物的相變圖

氧化鋁具有較多的同質(zhì)異相，氧化鋁水合物燒過程中，可出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)的χ、ρ、γ、κ、δ、θ和α等物相。擬薄水鋁石是一種結(jié)晶不完整的薄水鋁石。400～700℃間焙燒得到的γ－Al2O3廣泛用做催化劑載體、催化劑和吸附劑；在1100～1200℃之間煅燒得到的γ－Al2O3，在高檔陶瓷、石油化工等領(lǐng)域應(yīng)用。

擬薄水鋁石在特定水熱條件下能夠轉(zhuǎn)化為薄水鋁石，實(shí)現(xiàn)了二者之間的單向轉(zhuǎn)化。此外，擬薄水鋁石與薄水鋁石均是制備氧化鋁的前驅(qū)體。

差異化

擬薄水鋁石有著同薄水鋁石一樣的分子式（AlOOH），它們分別是一水合氧化鋁的不同晶型。之所以將其稱為擬薄水鋁石，是因?yàn)閿M薄水鋁石是一種結(jié)晶不完整的薄水鋁石，它們具有非常相似的XRD圖，兩者主要衍射峰的位置幾乎相同，區(qū)別僅在于衍射峰的強(qiáng)度不同，因此與擬薄水鋁石相比，薄水鋁石只是晶粒更大、結(jié)晶度更高和結(jié)晶更完整而已。

擬薄水鋁石和薄水鋁石的XRD譜圖

研究認(rèn)為二者之間并無截然的分界線，通常以平均晶粒大小為主要判據(jù)來劃分薄水鋁石和擬薄水鋁石更為適宜。將平均晶粒度小于10nm的產(chǎn)物視為擬薄水鋁石；大于50nm的產(chǎn)物視為薄水鋁石；在10～50nm時(shí)，視為薄水鋁石與擬薄水鋁石的中間產(chǎn)物，也可以把中間產(chǎn)物劃為擬薄水鋁石。

總結(jié)來說，兩者差異表現(xiàn)在：

（1）擬薄水鋁石為無定型態(tài)物質(zhì)的聚集，只有微弱的衍射峰；薄水鋁石具有較好的晶體結(jié)構(gòu)，衍射峰尖銳。

（2）擬薄水鋁石較薄水鋁石，具有較高的比表面積和較大的孔體積。擬薄水鋁石的比表面積隨著溫度的升高逐步降低，薄水鋁石的比表面積隨著溫度的升高先增大后減小。

制備方法簡介

擬薄水鋁石的制備方法

擬薄水鋁石的制備方法有很多種，根據(jù)原料的來源及產(chǎn)品性能可分為三水鋁石快脫法、鋁鹽中和法、醇鋁法、堿法、硝酸法等。其制備工藝包括成膠、老化、洗滌、干燥和成型等過程，由于擬薄水鋁石粒度較細(xì)，因而要注意掌握好沉淀、洗滌和干燥等工藝過程。國外通常采用醇鋁法生產(chǎn)擬薄水鋁石，得到的產(chǎn)品質(zhì)量純度高，但生產(chǎn)成本能耗及銷售價(jià)格也相對(duì)較高。國內(nèi)采用的方法多為酸法或堿法等中和法，但生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)保等問題限制了工藝的提升。目前，采用碳酸化法生產(chǎn)擬薄水鋁石，是成本最低的工藝路線，但該方法制備的單相擬薄水鋁石條件苛刻，鋁酸鈉溶液強(qiáng)度較低、成膠濃度低，成型困難，質(zhì)量較差。因此，研制和開發(fā)并實(shí)現(xiàn)可控性能、低能耗和綠色環(huán)保、可循環(huán)利用的制備新技術(shù)、新工藝已成為擬薄水鋁石能否可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。

薄水鋁石的制備方法

作為氧化鋁最重要的前驅(qū)體之一，薄水鋁石AlOOH多采用鋁鹽的中和反應(yīng)或鋁醇鹽的水解反應(yīng)制得。例如：ZhangLM等以Al(NO3)3·6H2O和檸檬酸鈉，在水－丙酮體系中制得空心球形薄水鋁石。MaMG等采用AlCl3·6H2O為原料，在乙二醇體系中合成出由薄水鋁石納米纖維組成的束狀顆粒。王晶等以AlCl3·6H2O為反應(yīng)物，在乙醇－水體系中獲得了由納米棒組裝成的三維海膽型薄水鋁石。由鋁粉直接水解法獲得的粉料氫氧化鋁微觀形貌的不單一性決定了其晶體結(jié)構(gòu)的差異，在制備高純氧化鋁的品質(zhì)上通常達(dá)不到要求，把多相組成的氫氧化鋁制備成純相薄水鋁石，有利于合成亞穩(wěn)態(tài)γ－Al2O3，經(jīng)亞穩(wěn)態(tài)的過渡相，最終形成熱力學(xué)穩(wěn)定的α－Al2O3。水熱法因其操作簡單、可控性強(qiáng)對(duì)環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)而成為研究熱點(diǎn)，被譽(yù)為在綠色合成道路上的最有前途的方法。

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