کنترل توزیع اندازه آلومینا به تنظیم پیش سازها، شرایط واکنش، مواد افزودنی و فرآیندهای عملیات حرارتی در حین آماده سازی بستگی دارد. این امکان کنترل دقیق اندازه ذرات و محدوده توزیع آن را فراهم می کند و نیازهای عملکرد برنامه های مختلف را برآورده می کند.
پیش سازها و روش های آماده سازی، توزیع اولیه اندازه ذرات را تعیین می کنند
کنترل اندازه ذرات مواد خام: اندازه ذرات اولیه هیدروکسید آلومینیوم یا بوهمیت مستقیماً بر توزیع اندازه ذرات آلومینا نهایی تأثیر می گذارد. برای مثال، دانههای پیشساز ریز، پس از کلسینه کردن، نانو آلومینا با منافذ ریز متعدد و سطح ویژه بزرگ تشکیل میدهند (D50 میتواند بین 5 تا 20 نانومتر باشد). در حالی که پیش سازهای اندازه بزرگ-ذرات-به بدست آوردن آلومینا فعال با اندازه منافذ بزرگتر و توزیع گسترده تر کمک می کنند.
Sol{0}}روش ژل: با تنظیم مقدار pH و سرعت هیدرولیز، میتوان به نانو آلومینا (5-50 نانومتر) با توزیع اندازه ذرات باریک (PDI کمتر یا مساوی 0.15) دست یافت که برای کاربردهای کاتالیز و پوشش با دقت بالا مناسب است.
آسیاب توپ با انرژی بالا-:
این روش آلومینا با ابعاد میکرون را تا 50 تا 80 نانومتر آسیاب میکند، اما به راحتی ناخالصیها را وارد میکند و برای کاربردهای ساینده که خلوص بالا مورد نیاز نیست، مناسب است.
مواد افزودنی و منافذ تشکیل دهنده-برای تنظیم ساختار منافذ و تجمع ذرات:
عوامل تشکیل دهنده منافذ آلی (مثلاً نشاسته، PEG، سلولز): در طی فرآیند قالبگیری اضافه میشوند، پس از تکلیس میسوزند و منافذ قابل کنترلی را تشکیل میدهند که به طور قابل توجهی اندازه منافذ را افزایش میدهد و تخلخل را بهبود میبخشد. مقادیر افزودنی بیشتر منجر به اندازه منافذ بزرگتر و حجم منافذ بیشتر می شود و می توان از آن برای تهیه آلومینا متخلخل با اندازه منافذ 100-250 نانومتر استفاده کرد.
سورفکتانت ها (مانند CTAB، PVA): با جذب روی صفحات کریستالی خاص، تنظیم مورفولوژی ذرات و توزیع اندازه، و بهبود یکنواختی رشد را مهار می کنند.
انبساط منافذ معدنی (مثلاً TiO2، SiO2): از درشت شدن دانه در هنگام تف جوشی در دمای بالا جلوگیری می کند، ساختار ماکرو متخلخل را تثبیت می کند و پایداری حرارتی را بهبود می بخشد.
بهینه سازی رشد و توزیع دانه از طریق عملیات حرارتی
دمای کلسیناسیون یک پارامتر کلیدی برای کنترل توزیع اندازه ذرات است:
400-600 درجه: -Al2O3 ایجاد میکند، سطح ویژه بالایی (200-600 متر مربع بر گرم)، اندازه منافذ کوچک (2-10 نانومتر) و توزیع متمرکز، مناسب برای خشککنندهها و تکیهگاههای کاتالیزور را حفظ میکند.
>1200 درجه: به تدریج به -Al2O3 تبدیل میشود که منجر به رشد دانه، توزیع اندازه ذرات گستردهتر و D50 بیش از 66.9 میکرومتر، مناسب برای آلومینیوم الکترولیتی و مواد نسوز میشود.
سرعت گرمایش و زمان نگهداری: حرارت آهسته باعث رشد یکنواخت دانه و کاهش پراکندگی اندازه می شود. زمان نگهداری طولانی تراکم دانه را افزایش می دهد و منجر به افزایش اندازه ذرات و تغییر توزیع می شود.
