کنترل مورفولوژی و اندازه آلومینا به کنترل دقیق پیش سازها، مواد افزودنی، شرایط واکنش (دما/pH/زمان) و پس از{0}پردازش در حین آماده سازی بستگی دارد. روشهای مختلف میتوانند به سنتز جهتدار ساختارهای متنوع، از نانوذرات تا صفحات، کرهها و الیاف در ابعاد میکرون{2}} دست یابند.
1. انتخاب پیش ساز و روش آماده سازی مورفولوژی پایه را تعیین می کند.
مسیرهای مصنوعی مختلف الگوی رشد اولیه و ویژگیهای ساختاری آلومینا را تعیین میکنند:
روش بارش: با کنترل نسبت نمکهای آلومینیوم (مثلاً نیترات آلومینیوم) به رسوبکنندهها (آمونیاک، بیکربنات آمونیوم) و سرعت تغذیه، میتوان سرعت هستهزایی را کنترل کرد و در نتیجه ذرات کروی یا نزدیک{2}}کروی با اندازه یکنواخت ایجاد میشود. به عنوان مثال، بارش سریع باعث تشکیل ذرات کوچک می شود، در حالی که افزودن قطره ای آهسته باعث رشد منظم کریستال می شود.
روش ژل{0}سلول: با استفاده از هیدرولیز و تراکم آلکوکسیدهای آلومینیوم (مثلاً ایزوپروکسید آلومینیوم)، آلومینا با خلوص بالا، فوق ریز{4} و خوب پراکنده{5} با تنظیم pH، نوع حلال و دمای هیدرولیز میتوان تهیه کرد. شرایط اسیدی معمولاً از هستهزایی سریع جلوگیری میکند و باعث تشکیل ذرات کروی یکنواخت میشود.
روش هیدروترمال/حلولگرمایی: در اتوکلاو بسته، کنترل دقیق ساختارهای یک بعدی یا دو بعدی مانند نانومیلهها و نانوصفحات را میتوان با تنظیم دمای واکنش (۱۲۰ تا ۲۲۰ درجه)، زمان نگهداری، و عامل کانیسازی (NaOH) به دست آورد. برای مثال، افزایش زمان نگهداری به کریستالها کمک میکند که ترجیحاً در امتداد صفحات کریستالی خاص رشد کنند و ساختارهای-سوزن مانند یا صفحه{6}} را تشکیل دهند.
روش نمک مذاب: با استفاده از نمک های کلرید یا سولفات به عنوان محیط واکنش، واکنش در دمای 400-900 درجه انجام می شود. نمک های مذاب نه تنها انرژی فعال سازی واکنش را کاهش می دهند بلکه به طور موثر رشد کریستال های ناهمسانگرد را محدود می کنند. مطالعات نشان دادهاند که افزودن روی میتواند محصولاتی مانند صفحه شش ضلعی ایجاد کند، در حالی که Ti4+ روند رشد را تغییر میدهد و ضخامت را افزایش میدهد.
2. کنترل دقیق از طریق افزودنی ها و سورفکتانت ها
محرک های رشد کریستال: افزودن مناسب می تواند به طور قابل توجهی نظم ذرات را بهبود بخشد. به عنوان مثال، افزودن مواد افزودنی آلی خاص به یک سیستم بارش بی کربنات آمونیوم می تواند ذرات آلومینا شش ضلعی با اندازه 1-2 میکرومتر و شکلی منظم با سطح ویژه تقریبا 2 متر مربع بر گرم تولید کند.
سورفکتانت ها: CTAB، PEG، و غیره، می توانند بر روی سطوح کریستالی خاص جذب شوند، رشد آنها را مهار کرده و در نتیجه مورفولوژی نهایی را کنترل می کنند. استفاده از CTAB و PEG در شرایط اسیدی می تواند آلومینا با اندازه یکنواخت تر و لایه ای را بدست آورد. در حالی که SDBS ممکن است باعث ایجاد هسته ثانویه شود که بر خلوص محصول تأثیر می گذارد.
عوامل تشکیل دهنده منافذ/گسترش کننده منافذ: مواد آلی مانند نشاسته، PEG و کربن سیاه، پس از کلسینه شدن، منافذ خود را از دست می دهند، ساختارهای منفذی قابل کنترلی را تشکیل می دهند، مناسب برای تهیه میکروکره های کروی یا متخلخل توخالی، بهبود سطح ویژه و راندمان انتقال جرم.
