Alumiinioksidin morfologian ja koon hallinta riippuu esiasteiden, lisäaineiden, reaktio-olosuhteiden (lämpötila/pH/aika) ja jälkikäsittelyn tarkasta hallinnasta valmistuksen aikana. Eri menetelmillä voidaan saavuttaa erilaisten rakenteiden suunnattua synteesiä nanopartikkeleista mikro{2}}kokoisiin levyihin, palloihin ja kuituihin.
1. Esiasteen valinta ja valmistusmenetelmä määrittävät perusmorfologian.
Eri synteettiset reitit määräävät alumiinioksidin alkuperäisen kasvukuvion ja rakenteelliset ominaisuudet:
Saostusmenetelmä: Säätämällä alumiinisuolojen (esim. alumiininitraatti) suhdetta saostusaineisiin (ammoniakki, ammoniumbikarbonaatti) ja syöttönopeutta voidaan hallita ydintämisnopeutta, jolloin saadaan tasakokoisia pallomaisia tai lähes pallomaisia partikkeleita. Esimerkiksi nopea saostuminen edistää pienten hiukkasten muodostumista, kun taas hidas pisaroittainen lisääminen edistää järjestyneen kiteen kasvua.
Sol-geelimenetelmä: Hyödyntämällä alumiinialkoksidien (esim. alumiini-isopropoksidin) hydrolyysiä ja kondensaatiota, voidaan valmistaa erittäin-puhtaus, ultrahienoa ja hyvin-dispergoitunutta nano-alumiinioksidia säätämällä pH:ta, liuottimen tyyppiä ja hydrolyysin lämpötilaa. Happamat olosuhteet estävät tyypillisesti nopeaa nukleaatiota, mikä edistää yhtenäisten pallomaisten hiukkasten muodostumista.
Hydroterminen/solvoterminen menetelmä: Suljetussa autoklaavissa yksi- tai kaksiulotteisten rakenteiden, kuten nanosauvojen ja nanolevyjen, tarkka hallinta voidaan saavuttaa säätämällä reaktiolämpötilaa (120–220 astetta), pitoaikaa ja mineralisoivaa ainetta (NaOH). Esimerkiksi pitoajan pidentäminen auttaa kiteitä ensisijaisesti kasvamaan tiettyjä kidetasoja pitkin muodostaen neula{5}}- tai levymäisiä rakenteita.
Sulasuolamenetelmä: Käyttämällä reaktioväliaineena kloridi- tai sulfaattisuoloja reaktio suoritetaan 400–900 asteessa. Sulat suolat eivät ainoastaan alenna reaktion aktivaatioenergiaa, vaan myös rajoittavat tehokkaasti anisotrooppisten kiteiden kasvua. Tutkimukset ovat osoittaneet, että Zn²⁺:n lisääminen voi saada aikaan kuusikulmaisia levy{4}}kaltaisia tuotteita, kun taas Ti⁴⁺ muuttaa kasvutrendiä ja lisää paksuutta.
2. Tarkka valvonta lisäaineiden ja pinta-aktiivisten aineiden avulla
Kiteen kasvua edistävät aineet: Asianmukainen lisäys voi parantaa merkittävästi hiukkasten säännöllisyyttä. Esimerkiksi tiettyjen orgaanisten lisäaineiden lisääminen ammoniumbikarbonaattisaostusjärjestelmään voi tuottaa kuusikulmaisia alumiinioksidihiukkasia, joiden koko on 1–2 μm ja säännöllinen muoto, joiden ominaispinta-ala on noin 2 m²/g.
Pinta-aktiiviset aineet: CTAB, PEG jne. voivat adsorboitua tiettyihin kidepintoihin estämällä niiden kasvua ja siten sääteleen lopullista morfologiaa. Käyttämällä CTAB:ta ja PEG:tä happamissa olosuhteissa voidaan saada tasakokoisempi, lamellimainen alumiinioksidi; kun taas SDBS voi aiheuttaa toissijaista nukleaatiota, mikä vaikuttaa tuotteen puhtauteen.
Huokosten-muodostajat/huokosten laajentajat: Orgaaniset aineet, kuten tärkkelys, PEG ja hiilimusta, menettävät kalsinoinnin jälkeen huokosensa, muodostaen hallittavia huokosrakenteita, jotka soveltuvat onttojen pallomaisten tai huokoisten mikropallojen valmistukseen parantaen ominaispinta-alaa ja massansiirtotehokkuutta.
