Глинозем существует в нескольких кристаллических формах, наиболее распространенными и важными из которых являются -Al₂O₃ и -Al₂O₃. Кроме того, существует более десяти переходных состояний, включая , δ, θ, η и κ. Эти различные формы используются в различных областях из-за их различной кристаллической структуры, термической стабильности и свойств поверхности.
-Al₂O₃ (альфа-оксид алюминия) – наиболее стабильная кристаллическая форма.
Структура: гексагональная плотная-упаковка (HCP), ионы кислорода расположены по схеме ABAB…, Al³⁺ занимает 2/3 октаэдрических междоузлий, высокая энергия решетки и высокоупорядоченная структура.
Свойства: температура плавления до 2050 градусов, твердость по шкале Мооса 9, сильная химическая инертность, нерастворим в воде, кислотах и щелочах, устойчивость к коррозии и хорошая электроизоляция.
Применение: широко известный как корунд, используемый в производстве огнеупорных материалов, абразивов, искусственных драгоценных камней (рубинов/сапфиров), керамических подложек и высоко-конструкционных компонентов.
-Al₂O₃ (гамма-оксид алюминия) – высокоактивная переходная фаза
Структура: Кубическая плотная-упаковка (ККТ), похожая на шпинель, с ионами алюминия, распределенными в тетраэдрических и октаэдрических пустотах, с многочисленными поверхностными дефектами и порами.
Свойства: Большая удельная поверхность (200–600 м²/г), пористая, сильнокислая поверхность, растворима в сильных кислотах и основаниях, при температуре выше 1200 градусов превращается в -Al₂O₃.
Применение: Также известный как «активированный оксид алюминия», широко используется в качестве носителя катализатора, адсорбента, осушителя и материала для очистки выхлопных газов автомобилей.
-Al₂O₃ (бета-глинозем) — особая фаза с ионной проводимостью.
Структура: Не чистый Al₂O₃, а на самом деле алюминат, содержащий щелочные металлы (например, Na⁺), обладающий слоистой структурой, позволяющей ионам мигрировать между слоями.
Свойства: Обладает проводимостью катионов, таких как Na⁺, имеет низкую плотность и плохую термическую стабильность.
Применение: используется в качестве твердого электролита в натриево--серных батареях и в качестве материала,-высокотемпературного ионного проводника.
Другие переходные кристаллические формы (δ, θ, η, κ и т. д.)
Общие характеристики: все они являются промежуточными продуктами в процессах фазового перехода при высоких-температурах со структурами между и , постепенно трансформирующимися в фазу с повышением температуры.
Характеристики:
θ-Al₂O₃: Моноклинная кристаллическая система, умеренная удельная поверхность, часто используется в качестве высоко-носителя катализатора.
δ-Al₂O₃: Гране-центрированная кубическая структура, хорошая термическая стабильность, используется в износостойких-покрытиях.
κ-Al₂O₃: гексагональная кристаллическая система, получаемая обжигом гиббсита при температуре 800–1150 градусов, используется в качестве связующего вещества в огнеупорных материалах. ρ-Al₂O₃: Почти аморфный материал с плохой кристалличностью, широко используемый в металлургических огнеупорных отливках.
