Defnyddir deunyddiau mandyllog yn eang mewn catalysis, gwahanu, a meysydd ynni oherwydd eu harwynebedd penodol uchel a strwythurau mandwll tiwnadwy. Yn eu plith, mae alwmina mandyllog, gyda'i sefydlogrwydd thermol rhagorol, anadweithioldeb cemegol, a chost isel, wedi dod yn un o'r deunyddiau cynnal a thempled catalydd pwysicaf. Mae rheolaeth fanwl gywir dros ei strwythur yn hanfodol ar gyfer gwella perfformiad technolegau cysylltiedig.
Mae alwmina mandyllog yn ddeunydd alwmina arwynebedd uchel sy'n cynnwys nifer o fandyllau bach sy'n darparu mwy o arwynebedd arwyneb a safleoedd adwaith ar gyfer adweithiau cemegol ac arsugniad. Fe'i defnyddir yn gyffredin mewn catalyddion, adsorbents, deunyddiau gwahanu, llenwyr, cefnogi, a chymwysiadau eraill. Gellir rheoli ei faint mandwll a'i ddosbarthiad mandwll trwy amrywiol ddulliau paratoi i fodloni gofynion cais amrywiol.
Dulliau Paratoi Alwmina Mandyllog
Mae dulliau cyffredin o baratoi alwmina mandyllog yn cynnwys dyddodiad, synthesis hydrothermol, prosesu gel sol, dulliau emwlsiwn, dulliau electrolytig, templedu caled, a thempledi meddal. Mewn gwahanol gymwysiadau, mae'r dulliau hyn yn gyffredinol yn defnyddio syrffactyddion i ffurfio micelles fel templedi ar gyfer synthesis cyfeiriedig o ddeunyddiau mesoporous, er bod gan bob dull ei ffocws penodol ei hun.
Dull dyodiad
Mae'r dull dyddodiad yn cynnwys ychwanegu gwaddod at ffynhonnell alwminiwm anorganig ac addasu amodau megis crynodiad adweithydd, pH, modd troi, a thoddydd golchi i syntheseiddio alwmina mandyllog â morffolegau penodol. Mae ffynonellau alwminiwm a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys sylffad alwminiwm, alwminiwm nitrad, alwminiwm clorid, a'u hydradau. Mae gwaddodion nodweddiadol yn cynnwys dŵr amonia, sodiwm hydrocsid, amoniwm carbonad, amoniwm bicarbonad, ac amoniwm hydrocsid. Ar ôl heneiddio, sychu, a calchynnu, ceir alwmina mandyllog gyda morffolegau dymunol.
Dull Hydrothermol
Mae'r dull hydrothermol yn cynnwys gosod hydoddiant cymysg mewn adweithydd wedi'i selio a defnyddio'r amgylchedd tymheredd uchel a gwasgedd uchel i hyrwyddo hydoddi ac ailgrisialu sylweddau sy'n gynnil hydawdd neu anhydawdd. Trwy reoli amser adweithio, tymheredd a chyfansoddiad yr adweithyddion, gellir paratoi deunyddiau alwmina mandyllog gyda gwahanol feintiau mandwll, mandylledd a thrwch wal. Mae morffoleg alwmina mandyllog wedi'i syntheseiddio â hydrothermally yn gysylltiedig yn agos â thymheredd y dŵr, pwysedd, cysonyn dielectrig, gludedd, a chyfernod trylediad yr hydoddiant.
Sol-Dull Gel
Mae'r dull sol sol yn cynnwys gwresogi a chymysgu halwynau alwminiwm a hydoddiannau halen amoniwm i gael gel sol rhagflaenol yn gyntaf, ac yna golchi alcohol, heneiddio, sychu, a chalchiad i syntheseiddio alwmina mandyllog. Mae halwynau alwminiwm cyffredin yn cynnwys alwminiwm nitrad, alwminiwm clorid, a'u hydradau. Wrth baratoi, mae angen rheolaeth ofalus ar pH a chrynodiad yr hydoddiant cymysg er mwyn cael powdr alwmina mandyllog purdeb uchel, gwasgaredig unffurf.
Dull Templed Caled
Mae'r dull templeiddio caled yn cynnwys llenwi deunyddiau rhagflaenol yn dempledi solet, ac yna prosesau megis diddymu, echdynnu, hidlo, sychu, a chalcheiddio i syntheseiddio alwmina mandyllog. Mae templedi caled a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys silica, carbon mesoporous wedi'i archebu, ffibrau, microsfferau polymer, ac eraill.
Dull Templed Meddal
Mae templedi meddal yn defnyddio rhyngweithiadau rhyngfoleciwlaidd neu fewnfoleciwlaidd (ee bondio hydrogen a grymoedd electrostatig) i ffurfio agregau (crisialau hylif, fesiglau, micelles, microemylsiynau, ffilmiau wedi'u cydosod eu hunain, ac ati) gyda nodweddion strwythurol penodol yn ystod yr adwaith. Mae adweithyddion yn defnyddio'r agregau hyn fel templedi i gynhyrchu gronynnau â morffoleg a strwythur diffiniedig. Mae templedi meddal a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys copolymerau bloc, polymerau, syrffactyddion, asiantau cymhlethu, a swigod. O'i gymharu â thempled caled, mae'r dull templedi meddal yn symlach ac yn fwy uniongyrchol wrth dynnu templedi ac mae'n cynnig amrywiaeth ehangach o fathau o dempledi.
Ymhlith y dulliau hyn, mae'r dull dyddodiad yn cynhyrchu alwmina mandyllog am gost isel, ond mae'n anodd rheoli ei faint mandwll a'i ddosbarthiad, gan gyfyngu ar ei ddefnydd ar gyfer paratoi alwmina mandyllog gyda meintiau mandwll a dosraniadau penodol. Mae'r dull hydrothermol yn syml i'w weithredu, mae angen amseroedd ymateb byr, ac mae'n cynnig maint mandwll tiwnadwy a dosbarthiad, ond mae ei anfanteision yn cynnwys anhawster wrth reoli morffoleg cynnyrch a'r angen am amodau pwysedd uchel. Mae'r dull gel sol yn cynhyrchu alwmina mandyllog gyda maint a dosbarthiad mandwll tiwnadwy, arwynebedd arwyneb penodol uchel, a mandylledd uchel, ond mae ei broses baratoi yn gymharol feichus ac mae angen amserau ymateb hir. Mae'r dull templating caled yn cynnig maint mandwll y gellir ei reoli a dosbarthiad y cynnyrch, ond mae ei anfanteision yn cynnwys yr angen am gamau tynnu templed ac anhawster ailgylchu deunyddiau templed. Mae'r dull templating meddal yn cynhyrchu alwmina mandyllog gyda strwythurau crisial cymharol reolaidd, sianeli mandwll rhyng-gysylltiedig, trwch wal unffurf, adfywiad a diraddadwyedd, rheolaeth fanwl dros faint mandwll a morffoleg mandwll, a sefydlogrwydd ac atgynhyrchedd da, gan ei wneud yn addas ar gyfer cynhyrchu ar raddfa fawr.
Cyfnodau grisial o Alwmina
Mae alwmina yn ddeunydd anorganig rhad sy'n cael ei ddefnyddio'n eang gyda strwythurau cymhleth a chyfnodau crisial lluosog, megis -Al₂O₃, -Al₂O₃, -Al₂O₃, δ-Al₂O₃, θ{{4}₂}Al₃ η-Al₂O₃, κ-Al₂O₃, χ-Al₂O₃, ac ρ-Al₂O₃.
Mae alwmina mandyllog yn ddeunydd anorganig gyda sefydlogrwydd cemegol a thermol rhagorol, a geir yn nodweddiadol trwy drin alwminiwm hydrocsid ar dymheredd penodol. Mae ei strwythur grisial yn cael ei drawsnewid yn rheolaidd gyda thymheredd triniaeth gwres cynyddol, ac mae gwahanol gyfnodau crisial yn dangos gwahaniaethau sylweddol mewn priodweddau ffisiogemegol a strwythur macrosgopig.
-Al₂O₃
-Mae gan Al₂O₃ system grisial driongl ac fe'i gelwir hefyd yn corundum. Mae'n meddu ar ynni dellt uchel a dyma'r cyfnod mwyaf sefydlog ymhlith yr holl polymorphs alwmina. O ganlyniad, mae ganddo briodweddau ffisiocemegol rhagorol megis ymwrthedd asid, ymwrthedd alcali, ymwrthedd gwres, caledwch uchel, a chryfder uchel, ac fe'i defnyddir yn helaeth mewn cerameg, haenau amddiffyn wyneb, gwrthsafol, catalyddion a chynhalwyr catalydd, deunyddiau optegol, a meysydd eraill.
-Al₂O₃
Wrth gymhwyso alwmina mandyllog, -Al₂O₃, fel "alwmina wedi'i actifadu," yw'r cam a ddefnyddir fwyaf. Mae'r cam hwn nid yn unig yn meddu ar strwythurau mandwll datblygedig, cryfder mecanyddol da, a safleoedd asidig addas, ond mae hefyd yn arddangos perfformiad peptization rhagorol o dan amodau asidig. Felly, mae'n anhepgor mewn prosesau diwydiannol megis puro petrolewm a synthesis Fischer-Tropsch, gan ei wneud yn ddeunydd cemegol sylfaenol hynod werthfawr a gwerth uchel.
Fel cymorth catalydd allweddol, mae -Al₂O₃ yn dylanwadu ar berfformiad adwaith catalytig yn bennaf trwy ddwy agwedd ar ei nodweddion strwythurol. Yn gyntaf, mae'r cryfder rhyngweithio rhwng y gefnogaeth a'r cydrannau gweithredol yn effeithio'n uniongyrchol ar gyflwr gwasgariad a strwythur electronig y cydrannau gweithredol ar yr wyneb. Yn ail, mae strwythur mandwll y gefnogaeth ei hun yn pennu trosglwyddiad màs ac effeithlonrwydd trylediad adweithyddion a chynhyrchion. Gyda'i gilydd, mae'r ddau ffactor hyn yn pennu effeithlonrwydd adwaith cyffredinol y catalydd.
ρ-Al₂O₃
Gall ρ-Al₂O₃, oherwydd ei strwythur agos amorffaidd unigryw, wasanaethu fel elfen sylfaenol o anhydrin perfformiad uchel ac fel cynhaliaeth mewn adweithiau hydrogeniad dethol asetylen. Mae'n rhwymwr datblygedig a ddatblygwyd dros y degawd diwethaf ac fe'i cymhwyswyd yn eang oherwydd ei briodweddau rhagorol. Mae'n cynnig ymwrthedd tymheredd uchel uwch, ymwrthedd cyrydiad, a sefydlogrwydd cyfaint o'i gymharu â sment alwmin calsiwm pur, gan ei wneud yn lle da yn lle'r olaf. Ar dymheredd uchel, mae'n trawsnewid i -Al₂O₃. Mae ychwanegu ρ-Al₂O₃ yn rhwymwr ac fel ocsid anhydrin gradd uchel ei hun, gyda manteision amlwg.
δ-Al₂O₃
δ-Mae gan Al₂O₃ werth arbennig mewn gwahanu arsugniad a pharatoi catalydd oherwydd ei nodweddion arwyneb unigryw.
κ-Al₂O₃
κ-Mae Al₂O₃, gyda'i faint grawn mân a'i ddosbarthiad maint mandwll crynodedig, wedi dod o hyd i gymwysiadau pwysig mewn anhydrin uwch a serameg adeileddol.
Yn ogystal, ymhlith yr alwminas trosiannol, mae η-Al₂O₃ ac -Al₂O₃ ill dau yn perthyn i'r system grisial ciwbig ac mae ganddynt baramedrau strwythur mandwll tebyg, ond mae gan y cyntaf ddwysedd uwch o safleoedd asid Lewis arwyneb, sy'n dangos perfformiad catalytig uwch mewn adweithiau cataleiddiedig asid fel dadhydradiad methanol i etherhyd deumethyl.