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氧化铝的特性与制备

发布日期:2021/7/15 14:18:33
氧化铝(Aluminium oxide)是白色固体,是铝和氧的化合物,分子式为Al2O3。在矿业、制陶业和材料科学上又称为矾土。常见纯度为99.5%和96%。

1961年,通用电气(GE)生产出了“Lucalox”,一种用于钠灯中的透明矾土。

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特性

氧化铝是一种白色固体,在矿业、制陶业和材料科学上又被称为矾土。

氧化铝在地球上的蕴藏量只仅次于氧化硅,是一种属于陶瓷原料之一,在氧化物中铝与氧有强力的键结,使得氧化铝在氧化物当中有最高硬度,其 化学稳定性高且对大部分酸性、 碱性、盐类及熔融溶液有优秀的耐腐蚀性。

氧化铝有许多同质异晶体,目前已知的有10多种,主要有3种晶型,即α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。其中结构不同性质也不同,在1300℃以上的高温时几乎完全转化为α-Al2O3。

自然界中的刚玉是α形属于六方最密堆积,熔点,硬度高,不溶于酸碱耐腐蚀,绝缘性好。

制备

在铝矿的主成分铁铝氧石中,氧化铝的含量最高。工业上,铁铝氧石经由拜耳法纯化为氧化铝:

加热用氢氧化钠溶解矿石。氧化铁不溶,二氧化硅溶解为硅酸根(Si(OH)62−),氧化铝溶解为铝酸根。

过滤,加酸处理,氢氧化铝沉淀出来,再过滤。

强热氢氧化铝,可得无定形之白色氧化铝粉末。

再由霍尔-埃罗法转变为铝金属。

用途

1 红宝石、蓝宝石的主成分皆为氧化铝,因为其他杂质而呈现不同的色泽。红宝石含有氧化铬而呈红色,蓝宝石则含有氧化铁及二氧化钛而呈蓝色。

2 氧化铝是金属铝在空气中不易被腐蚀的原因。纯净的金属铝极易与空气中的氧气反应,生成一层薄的氧化铝薄膜覆盖在暴露于空气中铝表面。这层氧化铝薄膜能防止铝被继续氧化。这层氧化物薄膜的厚度和性质都能通过一种称为阳极处理(阳极防腐)的处理过程得到加强。

3 铝为电和热的良导体,而氧化铝则是电与热的绝缘体。氧化铝的晶体形态刚玉因为硬度高,适合用作研磨材料及切割工具

4 氧化铝的晶体也可作为磊晶用的基材。

5 氧化铝粉末常用作色层分析的媒介物。

6 2004年8月,在美国3M公司任职的科学家开发出以铝及稀土元素化合成的合金制造出称为transparent alumina的强化玻璃。

7 可以用于高速铁路列车的紧急刹车装置(向路轨喷洒氧化铝粉末以增加铁轨摩擦力)

8 多孔高比表面积的氧化铝称为活性氧化铝,常用作催化剂、吸附剂、脱水剂和催化剂载体。

9 耐火砖的主要成分