Alumiinioksidin kokojakauman hallinta riippuu prekursoreiden, reaktio-olosuhteiden, lisäaineiden ja lämpökäsittelyprosessien säätelystä valmistuksen aikana. Tämä mahdollistaa hiukkaskoon ja sen jakautumisalueen tarkan hallinnan, mikä täyttää eri sovellusten suorituskykyvaatimukset.
Esiasteet ja valmistusmenetelmät määrittävät hiukkaskoon alkujakauman
Raaka-aineen hiukkaskoon säätö: Alumiinihydroksidin tai böhmiitin alkuperäinen hiukkaskoko vaikuttaa suoraan lopulliseen alumiinioksidin hiukkaskokojakaumaan. Esimerkiksi hienot esiasterakeet muodostavat kalsinoinnin jälkeen nano-alumiinioksidia, jossa on useita mikrohuokosia ja suuri ominaispinta-ala (D50 voi olla niinkin alhainen kuin 5–20 nm); kun taas suuret-hiukkaskokoiset-prekursorit edistävät aktivoidun alumiinioksidin saamista suuremmalla huokoskoolla ja laajemmalla jakautumisella.
Sol-geelimenetelmä: Säätämällä pH-arvoa ja hydrolyysinopeutta voidaan saavuttaa nano-alumiinioksidia (5–50 nm), jolla on kapea hiukkaskokojakauma (PDI pienempi tai yhtä suuri kuin 0,15), joka sopii erittäin-tarkkoihin katalyyseihin ja pinnoitussovelluksiin.
Suuri{0}}energinen kuulajyrsintä:
Tämä menetelmä jauhaa mikronin -kokoista alumiinioksidia 50–80 nm:iin, mutta se tuo helposti epäpuhtauksia ja sopii hankaaviin sovelluksiin, joissa ei vaadita suurta puhtautta.
Lisäaineet ja huokosia muodostavat aineet{0}}huokosten rakenteen ja hiukkasten aggregaation säätelyyn:
Orgaaniset huokosia muodostavat-aineet (esim. tärkkelys, PEG, selluloosa): Muovauksen aikana lisätyt ne palavat pois kalsinoinnin jälkeen muodostaen hallittavia huokosia, mikä lisää huokosten kokoa merkittävästi ja parantaa huokoisuutta. Suuremmat lisäysmäärät johtavat suurempiin huokoskokoihin ja suurempiin huokostilavuuksiin, ja niitä voidaan käyttää huokoisen alumiinioksidin valmistukseen, jonka huokoskoot ovat 100–250 nm.
Pinta-aktiiviset aineet (esim. CTAB, PVA): Estävät kasvua adsorboimalla tiettyihin kidetasoihin, säätelemällä hiukkasten morfologiaa ja kokojakaumaa sekä parantamalla tasaisuutta.
Epäorgaaniset huokosten laajentimet (esim. TiO2, SiO2): Estävät rakeiden karkeutumista korkean lämpötilan -sintrauksen aikana, stabiloivat makrohuokoista rakennetta ja parantavat lämpöstabiilisuutta.
Viljan kasvun ja jakautumisen optimointi lämpökäsittelyn avulla
Kalsinointilämpötila on keskeinen parametri hiukkaskokojakauman säätelyssä:
400–600 astetta : Muodostaa -Al₂O3:a, säilyttäen suuren ominaispinta-alan (200–600 m²/g), pienen huokoskoon (2–10 nm) ja tiivistetyn jakautumisen, sopii kuivausaineille ja katalyyttikantoaineille.
>1200 astetta : Muuttuu asteittain -Al₂O₃:ksi, mikä johtaa rakeiden kasvuun, laajempaan hiukkaskokojakaumaan ja D50-arvoon, joka ylittää 66,9 μm, soveltuu elektrolyyttiselle alumiinille ja tulenkestävälle materiaalille.
Kuumennusnopeus ja pitoaika: Hidas kuumennus edistää tasaista jyvien kasvua ja vähentää koon hajaantumista; pitkät pitoajat edistävät jyvien agglomeroitumista, mikä lisää hiukkaskokoa ja jakauman muutosta.
