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| 氧化鋁G | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 參數 | 數值 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 別名 | | 熔點 | 2040 °C(lit.) | 沸點 | 2980°C | 密度 | 3.97 | 蒸氣壓 | 17 mm Hg ( 20 °C) | 折射率 | 1.765 | 閃點 | 2980°C | 儲存條件 | -20°C | 溶解度 | Miscible with ethanol. | 形態 | powder | 顏色 | White to pink | 比重 | 3.97 | PH值 | 7.0±0.5 ( in H2O) | 水溶解性 | INSOLUBLE | Merck | 14,356 | InChIKey | PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N | CAS 數據庫 | 1344-28-1(CAS DataBase Reference) | NIST化學物質信息 | Aluminum oxide(1344-28-1) | EPA化學物質信息 | Aluminum oxide (Al2O3)(1344-28-1) | | ||||||||||||||||||||
| 英文別名 | | 物理性質 | 氧化鋁俗名礬土，化學式Al2O3，一種難熔又不溶于水的白色粉末。熔點為2015℃，沸點為2980℃，相對密度為4.0，莫氏硬度為8.8。具有不同晶型，主要有α和γ兩種變體。氫氧化鋁加熱脫水可得氧化鋁。自然界存在的α型氧化鋁，稱為剛玉，硬度僅次于金剛石，混有少量雜質可使剛玉帶有各種色澤，稱為寶石，如紅寶石 (含有少量的Cr3+) 和藍寶石 (含Ti3+和Fe2+，Fe3+)，現在可用熔融氧化鋁人工結晶的方法制造寶石。人造寶石按其性質不次于天然寶石，廣泛用于工業技術方面。例如，用做機器快速轉動部分的軸承，鐘表上的鉆石以及磨料、耐火材料，再如剛玉坩堝，可耐1800℃高溫。 | 氧化鋁是地殼的主要成分之一。純氧化鋁是冶煉金屬鋁的主要原料。 鋁易被空氣氧化生成氧化鋁，鋁制品在空氣中放置，其表面形成一薄層致密的氧化鋁保護膜，保護了里面的鋁不再被氧化，所以鋁制品可以用作炊具等生活用具。氧化鋁是兩性氧化物，既能溶于酸，又能溶于堿。因此鋁制品不耐酸堿，遇到酸或堿，外層的氧化膜會遭到破壞。 活性的氧化鋁是多孔的固體，可以吸附多種物質，常用作干燥劑、吸附劑和催化劑。 圖1為活性氧化鋁。 化學活性 | 隨其晶格能的增大而顯著降低，膠體氫氧化鋁的化學活性最大，γ系列化合物的化學活性遠大于α系列的同分異構體。剛玉則是惰性化合物，即使在573K溫度下也不受強酸與強堿的侵蝕，而且具有高的熔點 (2326K) 和高達9的莫氏硬度。 | 氧化鋁和氫氧化鋁實際上不溶于水，但溶于酸和堿溶液，屬于典型的兩性化合物。它們的堿性和酸性都弱，只有強酸的鋁鹽溶液才很穩定而不水解，因而可以利用硫酸、鹽酸或硝酸等無機酸分解鋁礦制得相應的鋁鹽溶液來生產氧化鋁。氧化鋁和氫氧化鋁溶解于苛性堿溶液后生成鋁酸鹽溶液。它們在高溫下與堿金屬或堿土金屬氧化物反應得到各種鋁酸鹽。其鈉、鉀、鋇鹽是能直接溶解于水，鋁酸鈣則是在與碳酸鈉溶液反應后才能轉變為鋁酸鈉溶液的。氧化鋁的這些性質構成了它的堿法生產的理論基礎。 氧化鋁催化劑 | 催化劑用氧化鋁由氫氧化鋁脫水、鋁鹽直接熱分解或鋁氧化等方法制得。 | α-Al2O3比表面積小，幾乎沒有催化活性。γ-Al2O3、η-Al2O3的比表面較大、孔隙率高、耐熱性強、成型性好、具有較強的表面酸性和一定的表面堿性，被廣泛用作催化劑和載體。 氧化鋁對各種脫水反應都具有很高的催化活性，對烯烴骨架異構化、烯烴聚合、H2-D2交換、加氫、脫氫等反應都具有催化活性。作為堿性催化劑對氧硫化碳及二硫化碳的水解有很高的催化活性。 氧化鋁是使用最多、用量最???的載體之一，可以制成球、片、條、三葉、蜂窩、微球等多種型狀和尺寸的顆粒。作為載體負載活性組分，并可以與其發生相互作用，提高催化活性和選擇性。也可以與活性組分一起經共沉淀、混合等方法制得催化劑。無催化活性的α-Al2O3雖然比表面積小，負載能力也小，但它的熱穩定性好，可作為烴類氣相氧化用催化劑和貴金屬催化劑的載體。 經由特定低溫脫水可得活性氧化鋁，是一種多孔物質，密度小，表面積大(每克的表面積 可達數百平方米)，孔隙率大，因此可吸附水蒸氣和多種氣體、液體分子。常用作催化劑、催化劑載體和吸附劑。是一類使用最為廣泛的催化劑載體，用量約占工業上負載型催化劑的70%。也常用作干燥劑，其干燥能力不亞于五氧化二磷。 本信息由Chemicalbook曉楠編輯（2015-08-07）。 用途 | 1、氧化鋁性質的多樣化使之具有廣泛的用途，但90%以上是用于制取金屬鋁，其余部分用作塑料及其他高分子制品的填料，吸附劑和催化劑、醫藥、化妝品和化工制品的原料，陶瓷、磨料及耐火材料等等。中國習慣將其稱為特種氧化鋁或多品種氧化鋁。它的品種和需要有日漸增長的趨勢。 | 2、氧化鋁是電解法制金屬鋁的主要原料，所用的氧化鋁越純煉出的鋁就越純。由于提純鋁比提純氧化鋁更困難，所以電解前氧化鋁的提純非常重要。氧化鋁是地殼主要成分之一，鋁礦主要有鋁土礦Al2O3·2H2O，明 礬 石 (AlO)2SO4· 9H2O，鋁 粘 土H2Al(SiO4)·H2O等。我國鋁礦資源非常豐富，如臺灣、山東、山西、貴州、昆明、河北、河南、遼寧等地儲量都很大。天然鋁土礦是制取氧化鋁的最好原料，一般含量可達40%～60%，其余主要為 二氧化硅、氧化鐵及稀散元素等雜質。利用它們化學性質上的共性和個性可將氧化鋁與其他雜質分開，提純的方法主要有酸法與堿法兩種。活性氧化鋁即γ型氧化鋁，是一種多孔物質，每克內表面積可高達數百平方米，有極高的活性，可吸附水蒸氣和許多氣體、液體分子，常用做吸附劑、催化劑載體和干燥劑。 3、人工制得的氧化鋁纖維是以氧化鋁為主要成分，約含5%二氧化硅(用以穩定氧化鋁的晶相)，常用作鋼鐵工業中各種熱處理爐及石油化工中裂解爐等的隔熱爐襯，核反應堆和航天飛機的隔熱材料以及輕合金的增強材料等。氧化鋁纖維即是多晶氧化鋁纖維。它是采用膠體法或有機纖維浸漬法(有機纖維先驅體法) 制造的，其結構是呈微晶形態，這樣就排除了采用熔吹法制成的纖維有再結晶粉化的缺點。這種纖維在常溫和高溫下都有很大的強度，耐使用溫度高、容重小、化學穩定性好、保溫性強、介電和吸音性能優良等。 冶金級氧化鋁 | 用作生產金屬鋁原料的氧化鋁被稱為冶金級氧化鋁。冶金級氧化鋁的質量對金屬鋁質量、生產能耗、環境保護都有重大影響。因此，對冶金級氧化鋁質量有一定要求。這些要求主要包括雜質含量和物理性質兩個方面。在物理性質方面要求粒度較粗而且均勻，流動性好而又不致飛揚，具有良好的吸附能力而又易溶于在鋁電解質中。煅燒程度較低的“砂狀”氧化鋁已成為氧化鋁生產的主流，粒度細而煅燒程度高的“面粉狀”氧化鋁已趨于淘汰。對冶金級氧化鋁質量的一般要求列舉于表。對氧化鋁質量要求，由于各個廠家所遵循產品規范的具體情況不同而常存在差別。表中所列的磨損系數是一種表征氧化鋁強度的指標，它是指氧化鋁試樣在一定條件下氣動輸送在管道中循環后，新增的-0.044mm粒級的含量。 | 含量 理 性 質 析)<；20% 上面的表格是對冶金級氧化鋁質量的一般要求。 氧化鋁陶瓷 | 氧化鋁陶瓷是接近惰性的生物陶瓷。植入體內及其表面生成極薄的纖維膜，具有良好的生物相容性。陶瓷與組織間為物理性結合，故必須在種植體上鉆孔或制成表面螺紋、溝槽，以利骨和纖維組織長入來增強固位。有單晶和多晶兩種。多晶氧化鋁陶瓷系氧化鋁粉末燒成，可用以制作人工牙根、人工骨和人工關節等。單晶氧化鋁系滔熔法制成，比多晶氧化鋁的機械強度更高。由于其高彈性模量，咀嚼時對牙槽骨會產生慢性機械刺激，導致組織的慢性炎癥和其他不良后果。也可制成多孔氧化鋁陶瓷，但孔徑要大于250μm才能允許骨組織長入其中；表面含孔率不應超過50%，否則強度將大為降低。 | 化學性質 | 白色或微紅色棒狀物。 不溶于水，微溶于堿和酸。 | 用途 | 用于拋光磨料、人造牙齒、人造骨骼、磁帶、顯像管、紅藍寶石、電氣用高密度陶瓷基片等 | 用途 | 用于制造人造寶石，YAG激光晶體的主要配件和集成電路基板。用作分析試劑以及高壓鈉燈電弧管高級陶瓷原料。 | 用途 | 用于鍛造的加熱爐、均熱爐等工業用的高溫爐。可作密封材料和填充材料。還可作強化用補強纖維，窯爐的爐襯，電子元件(IC板、鐵氧體)的煅燒爐等。 | 用途 | 用作催化劑和催化劑載體，是石油煉制和石油化工中主要的催化劑和載體。還用作空氣及其他氣體的脫濕劑，變壓器油和透平油的脫酸劑。 | 用途 | 用于稀土三基色熒光粉、長余輝熒光粉原料、亞微米/納米級研磨材料等 | 用途 | 用于功能陶瓷、電子陶瓷、激光材料、吸附劑、層析用等 | 用途 | 用作分析試劑、催化劑 | 用途 | 可用作研磨材料和耐火材料 | 用途 | 用作干燥劑、吸附劑、催化劑載體 | 用途 | 用作硅酸鋁纖維結合劑、催化劑載體、紡織助劑等 | 用途 | 用作催化劑載體、催化劑、粘結劑等 | 用途 | 制藥廠生產VB12作吸附劑，油漆工業中的填料，在石油工業中可作助燃劑 | 用途 | 廣泛用于生產高鋁陶瓷和高檔耐火材料及電子原器件、火花塞、電容器、剛玉制品、陶瓷器具、耐磨模具等 | 用途 | 用作柱色譜吸附劑、拋光劑、硅晶切片粘合劑 | 用途 | 用于薄層色譜分析，也用作吸附劑和催化劑載體 | 用途 | 用作石油化學工業中的干燥劑、凈化劑、催化劑及催化劑載體 | 用途 | 納米氧化鋁由于粒徑細小，可用來造人造寶石、分析試劑以及納米級催化劑和載體，用于發光材料可大大提高其發光強度，對陶瓷、橡膠增韌、要比普通氧化鋁高出數倍，特別是提高陶瓷的致密性、光潔度、冷熱疲勞等。納米氧化鋁主要用于YGA激光晶的主要配件和集成電路基板，并用在涂料中來提高耐磨性。 應用范圍： 1、 透明陶瓷：高壓鈉燈燈管、EP-ROM窗口； 2、 化妝品填料； 3、 單晶、紅寶石、藍寶石、白寶石、釔鋁石榴石； 4、 高強度氧化鋁陶瓷、C基板、封裝材料、刀具、高純坩堝、繞線軸、轟擊靶、爐管； 5、 | 生產方法 | 其制備方法有酸法，堿法和醇鋁法三種。目前國內主要采用堿法，少數廠家采用醇鋁法。 | 酸法將硫酸鋁配成6%的水溶液，加入中和槽中，再將液氨配成15%～20%的氨水，按計算量將氨水快速加入，在強烈攪拌下于室溫反應40～60 min，至pH值達到8～9左右時，反應基本完成。將生成的沉淀物經壓濾、用無離子水洗滌除去雜質離子，洗滌水中一般加少量氨水調節pH值為8～9，以防洗滌過程中氫氧化鋁發生膠凝過程而引起物料損失。將洗滌過的沉淀物加入少量33%的硝酸溶液，在強烈攪拌下生成膠狀料漿(此過程稱為打漿)。再經噴霧干燥，將得到的微球形氫氧化鋁擠條成型，在550℃下焙燒活化4h，即脫水形成活性氧化鋁。其 A12(SO4)3+6NH3?H2O→2AI(OH)3↓+3(NH4)2SO4 2AI(OH)3→A12O3+3H2O 堿法把工業固體燒堿加水配成濃度為600 g/L的燒堿溶液，在50～80℃下加入氫氧化鋁后升溫至110℃，保溫3 h進行反應，將所得溶液用水稀釋至含氧化鋁為100g/L，靜置0.5～1h，經過濾，除去氫氧化鐵等不溶性雜質，再將清液和20%硝酸溶液按照一定比例進行中和反應，溫度控制在30～50℃下，控制pH 7～7.5，反應10 min 左右以后，再將反應液在常溫攪拌下老化2h，經過濾、用無離子水多次洗滌、于110℃烘干、擠條成型、干燥、500℃活化4h，制得活性氧化鋁。其 AI(OH)3+NaOH→NaAIO2+2H2O NaAIO2+HNO3→AI(OH)3+NaNO3 2AI(OH)3[△]→A12O3+3H2O 醇鋁法將金屬鋁片加入異丙醇溶液中進行反應，生成異丙醇鋁，通過水蒸氣鼓泡(入口溫度180℃，水解溫度175℃)，使異丙醇鋁水解，生成水合氧化鋁，經熟化、過濾、于100℃干燥、500℃脫水活化，制得活性氧化鋁。其 Al+3(CH3)2CHOH→(C3H7O)3AI+H2↑ 2(C3H7O)3AI+4H2O→A12O3?H2O+6C3H7OH A12O3?H2O[△]→A12O3+H2O 生產方法 | 將有機鋁化合物如三烷基鋁加水聚合成黏稠的聚合物溶液，再加入烷基硅酸鹽和有機溶劑。將其用通常的干式紡絲法制成有機鋁化合物纖維。將一次纖維加熱無機化，在1000℃的高溫下煅燒成氧化鋁纖維。 | 在A12(OH)3 C13?2H2O的水溶液中加入亞微細粒子的α-Al2O3微粉和六水氯化鎂，制成黏稠的一次纖維，在纖維表面形成SiO2玻璃涂層，進一步制成氧化鋁長纖維。 在鋁鹽水溶液中加入聚環氧硅氧燒和有機高分子化合物制成黏稠的一次纖維，再加工成δ-A12O3短纖維。 生產方法 | 高溫快脫法：將氫氧化鋁(水合氧化鋁)經高溫快速脫水、成型、水熱處理及干燥后制得成品。 | 炭化鋁膠法：將氫氧化鋁和氫氧化鈉混合，再經中和、二氧化碳碳化、水洗、壓濾、干燥、粉碎、捏合、擠條、干燥、煅燒等過程制得成品。 噴霧干燥法：將氫氧化鋁與工業硫酸反應，再經堿液中和、水洗、噴霧干燥、煅燒等過程制得成品。 油柱成型法：將鋁錠用工業鹽酸溶解，再經油柱成球、水洗、干燥、煅燒等過程制得成品。 制備過程中各種條件，特別是沉淀條件對產品的晶型、表面積、孔結構等影響很大，一般地，低溫、低 pH 值下易得到無定形氫氧化鋁及擬薄水鋁石，高 pH 值易生成三水鋁石。擬薄水鋁石在 430～500℃下，煅燒得到γ-Al2O3，β三水鋁石在 300℃煅燒得到 η-Al2O3。 生產方法 | 高純銨明礬熱解法以硫酸鋁、硫酸銨為原料合成銨明礬(硫酸鋁銨)，經脫水、熱解生成氧化鋁，再經轉相制得γ-，α-氧化鋁。 | |
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