يعتمد التحكم في توزيع حجم الألومينا على تنظيم السلائف وظروف التفاعل والمواد المضافة وعمليات المعالجة الحرارية أثناء التحضير. وهذا يسمح بالتحكم الدقيق في حجم الجسيمات ونطاق توزيعها، مما يلبي متطلبات الأداء لمختلف التطبيقات.
تحدد السلائف وطرق التحضير التوزيع الأولي لحجم الجسيمات
التحكم في حجم جسيمات المواد الخام: يؤثر حجم الجسيمات الأولي لهيدروكسيد الألومنيوم أو البوهميت بشكل مباشر على التوزيع النهائي لحجم جسيمات الألومينا. على سبيل المثال، تشكل حبيبات السلائف الدقيقة، بعد التكليس، ألومينا نانوية مع العديد من المسام الدقيقة ومساحة سطح محددة كبيرة (يمكن أن يصل D50 إلى 5-20 نانومتر)؛ بينما تساهم سلائف حجم الجسيمات الكبيرة -- في الحصول على الألومينا المنشطة ذات أحجام مسام أكبر وتوزيعات أوسع.
طريقة Sol{0}}الجل: من خلال ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني ومعدل التحلل المائي، يمكن تحقيق ألومينا نانو- (5-50 نانومتر) مع توزيع ضيق لحجم الجسيمات (PDI أقل من أو يساوي 0.15)، وهو مناسب لتطبيقات الحفز والطلاء عالية الدقة-.
الطحن بالكرات ذات الطاقة العالية-:
تعمل هذه الطريقة على طحن الألومينا بحجم ميكرون- إلى 50-80 نانومتر، ولكنها تقدم شوائب بسهولة ومناسبة لتطبيقات الكشط التي لا تتطلب درجة نقاء عالية.
المواد المضافة وعوامل تشكيل المسام-لتنظيم بنية المسام وتجمع الجسيمات:
عوامل تكوين المسام العضوية (مثل النشا والبولي إيثيلين جلايكول والسليلوز): تتم إضافتها أثناء عملية التشكيل، وتحترق بعد التكليس لتكوين مسام يمكن التحكم فيها، مما يؤدي إلى زيادة حجم المسام بشكل ملحوظ وتحسين المسامية. تؤدي الكميات الإضافية الأعلى إلى أحجام مسام أكبر وأحجام مسام أكبر، ويمكن استخدامها لتحضير الألومينا المسامية بأحجام مسام تتراوح بين 100-250 نانومتر.
المواد الخافضة للتوتر السطحي (على سبيل المثال، CTAB، PVA): تمنع النمو عن طريق الامتصاص على مستويات بلورية محددة، وتنظيم مورفولوجيا الجسيمات وتوزيع الحجم، وتحسين التجانس.
موسعات المسام غير العضوية (على سبيل المثال، TiO₂، SiO₂): تمنع خشونة الحبوب أثناء تلبيد درجات الحرارة العالية-، وتثبت البنية المسامية الكبيرة، وتحسن الاستقرار الحراري.
تحسين نمو الحبوب وتوزيعها من خلال المعالجة الحرارية
تعتبر درجة حرارة التكليس معلمة أساسية للتحكم في توزيع حجم الجسيمات:
400-600 درجة : يولد -Al₂O₃، مع الاحتفاظ بمساحة سطحية عالية محددة (200-600 م²/جم)، وحجم مسام صغير (2-10 نانومتر)، وتوزيع مركّز، ومناسب للمجففات ودعامات المحفزات.
>1200 درجة : يتحول تدريجيًا إلى -Al₂O₃، مما يؤدي إلى نمو الحبوب، وتوزيع حجم الجسيمات على نطاق أوسع، وD50 يتجاوز 66.9 ميكرومتر، وهو مناسب للألومنيوم التحليل الكهربائي والمواد المقاومة للحرارة.
معدل التسخين ووقت الاحتفاظ: التسخين البطيء يعزز نمو الحبوب بشكل موحد ويقلل من تشتت الحجم؛ تعمل فترات الاحتفاظ الطويلة على تعزيز تكتل الحبوب، مما يؤدي إلى زيادة حجم الجسيمات وتحول التوزيع.
