Широкое использование оксидов алюминия обусловлено структурными особенностями их модификаций, которые определяют дисперсность и состояние поверхности оксида. Для приготовления катализаторов применяют преимущественно метастабильные формы. Они обладают высокоразвитой, сравнительно доступной поверхностью. Благодаря наличию определенной доли крупных пор, происходит перенос реагирующих веществ и продуктов реакции с достаточной скоростью. Преимуществом этих оксидов является также широкий температурный диапазон их существования.
Оксиды алюминия получают, в основном, термическим разложением гидроксидов в температурном интервале 300-1200°С. На процесс формирования структуры оксидов оказывает влияние большое число факторов: тип исходных гидроксидов, наличие в них микропримесей, температура, время прокаливания, состав газовой среды и т.д.
Гидроксиды алюминия в зависимости от условий синтеза формируются в различных модификациях (аморфного, псевдобемита, бемита, байерита, гиббсита, норстрандита и диаспора), которые различаются по химическому составу и кристаллической структуре, и поэтому термические превращения каждого из них имеют свои особенности.
Свойства оксидов обычно воспроизводимо повторяются при соблюдении условий термообработки для серий образцов, полученных из гидроксидов определенной модификации, что и служит основанием для выделения конкретных форм оксидов. Различают низкотемпературные, синтезируемые при температурах 500-800°С, и высокотемпературные, образующиеся при прокаливании исходных гидроксидов выше 900°С, формы оксидов алюминия.
Гидроксиды алюминия получают осаждением соответствующих солей алюминия в различных условиях, в последнее время также используют импульсное термическое разложение гиббсита. Так, в Институте катализа СО РАН разрабатывается новый способ получения оксидов алюминия на базе продукта центробежной термохимической активации (ЦТА) гиббсита [1, 2, 3]. Важные в технологическом плане низкотемпературные оксиды алюминия получают из двух гидроксидов: байерита и псевдобемита. Структура байерита считается определенной, информация о ней была получена нейтронографическим, монокристалльным, порошковым рентгенографическим методами [4]. Структура псевдобемита до сих пор остается не изученной полностью, поскольку его характеристики, в том числе и структурные, зависят от способа получения и могут существенно отличаться от характеристик бемита.
Разными характеристиками обладают хорошо окристаллизованный, мелкокристаллический бемиты и псевдобемит. Они отличаются удельной поверхностью, пористой структурой, морфологией, размерами кристаллитов, количеством воды в структуре и т.п. Структуры мелкокристаллического бемита и псевдобемита считаются похожими на структуру окристаллизованнного бемита из-за подобия их дифракционных картин. Но изучение таких структур рентгенографическими методами по порошковым данным затруднено из-за их высокой дисперсности (размер кристаллитов 25-100 А). В данной работе проведено изучение структуры различных псевдобемитов, в том числе и полученного из продукта ЦТА, методом радиального распределения электронной плотности, опираясь на то, что этот метод обладает высокой чувствительностью к локальной структуре (ближнему порядку) материалов.
Структура оксидов алюминия определяет состояние их поверхности, поэтому информация о ней так важна. На сегодняшний день известно около 50-ти форм, сведения о дифракции от них помещены в банке структурных данных неорганических соединений [5]. Уникальной особенностью оксида алюминия является сохранение активного в твердофазных реакциях метастабильного состояния в очень широком интервале температур - до 1200°С. Кроме того, многообразие метастабильных форм дает возможность широкого варьирования структуры, а следовательно, и свойств получаемых материалов. Однако для целенаправленного синтеза новых материалов с использованием оксидов алюминия необходимо иметь фундаментальные знания относительно их структуры и микроструктуры, а так же структуры и микроструктуры предшествующих им гидроксидов. К настоящему времени накоплен большой объем данных о физико-химических свойствах различных модификаций оксида алюминия. В последнее время было показано, что оксиды алюминия можно относить к нанокомпозитным материалам, свойства которых зависят от способа стыковки первичных частиц и их габитуса. Однако с этой точки зрения рассмотрены только «чистые» формы у-оксидов, полученных из псевдобемита и бемита, и л-форма, полученная из байерита [6].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.