勃姆石

勃姆石（AlOOH）是γ－Al₂O₃的前驅體，以其獨特的化學、光學、力學性質在陶瓷材料、複合材料、表面防護層材料、光學材料、催化劑及載體材料、半導體材料及塗料等領域得到廣泛的應用。分散均一穩定是勃姆石發揮其納米材料優越性能的重要條件之一；溶膠－凝膠法所製備的勃姆石具有粒徑小、比表面和孔容大的特點，但是，後處理過程中團聚較為嚴重，許多文獻提及用表面活性劑處理這一問題，但也很難達到理想的效果。水熱合成所製備的超微氧化物粉體粒徑分佈窄，並且顆粒團聚程度較小。將溶膠－凝膠與水熱合成的優點結合起來，採用有機鋁醇鹽製備勃姆石，考察了温度、pH 值、時間等因素對勃姆石結構及性能的影響 ^[1]  。

1925年德國化學家約翰·勃姆（1895-1952）首先發現了γ-AlOOH，認為他是鋁土礦的主要組成部分。1927年德拉帕蘭特對普羅旺斯地區的萊博的鋁土礦進行分析，證實了這一點，並將γ-AlOOH形成的礦石命名為勃姆石 ^[2]  。

勃姆石屬於正交晶系中的雙錐點羣。本身為白色晶體，由於其中含有的雜質，使得常有黃色、綠色、棕色或紅色斑點，帶有玻璃或珍珠光澤，摩氏硬度為3到3.5，比重為3到3.07。勃姆石為正雙軸晶體。

改變水解温度而保持其它製備條件不變，得到一系列不同流變特性和物理化學特性的溶膠。水解温度低於70℃，產物中出現β－Al（OH）₃，不能被膠溶劑膠溶；75℃雖可形成溶膠，但其穩定性差；水解温度為85～95℃時形成的溶膠澄清透明，穩定性好。20～95℃水解產物經200℃水熱處理後，若pH<9，均能得到高分散、透明的溶膠產物。

反應温度由45℃升高至90℃，晶粒由2.6nm增大至4.2nm，增大近1倍，經200℃晶化後，晶粒為28.3nm，是45℃時的10.9倍，90℃時的6.7倍；水熱合成提供了一種高温高壓的液相環境，粒子的溶解度增加，從而推動溶解結晶不斷進行，晶粒增大，結晶度提高。

隨着晶粒的生長，結晶度的提高，粒子的比表面迅速降低，由45℃時的644m²/g降至90℃時的391m²/g，經200℃晶化後，比表面顯著下降。小粒子不斷溶解，大粒子的不斷生長是造成比表面下降的主要原因。隨着反應温度的升高，孔容逐漸降低，在經過200℃晶化之後，孔容降低已非常明顯，同時，平均孔徑明顯增大。 ^[4] 

當pH≈4時，所得膠體穩定，透明；隨着pH值的升高膠體的分散性及透光率降低，經200℃水熱處理後，又能形成分散均一的透明溶膠；當pH=10.12時，出現沉澱，經200℃水熱處理後，也不能形成穩定透明的溶膠。當pH>10，產物以拜洱石為主，即使經過高温水熱處理，也不能轉化成為易分散勃姆石 ^[3]  。

隨着晶化時間的延長，比表面不斷下降，孔容逐漸下降，晶化時間由6h到12h差別很大，説明在此期間有一突變，12h以後孔容變化不明顯。平均孔徑先升後降，反應12h以後，平均孔徑變化不明顯。不同晶化時間的產物的孔徑分佈曲線在2.7nm左右有一小峯。另外，3h、6h、12h和24h分別在18nm、20nm、30nm和30nm有一峯。相比之下，6h、12h和24h孔徑分佈更加彌散不均。

晶化初期，體系處於過飽和狀態，晶體生長起主導作用，勃姆石晶粒逐漸增大，直至晶體溶解與生長過程達到動態平衡，這時即出現所謂陳化過程，“小晶粒溶解度大，變更小；大晶粒溶解度小，變更大”。所以晶化時間過長不利於均勻分散勃姆石微粉的製備 ^[1]  。

水量的多少在水解及水熱處理過程中有重要的影響。加水量越大，異丙醇鋁水解產物顆粒越小，水解產物分散指數明顯提高。水熱處理過程即是利用水溶液的自身壓力促進晶核的形成和晶粒的生長，填充度越高，越有利於均一穩定溶膠的形成 ^[3]  。

隨着水解温度的升高，產物結晶度明顯提高，比表面和孔容顯著降低；控制一定的pH值及增加水熱處理過程、提高加水量能明顯改善勃姆石溶膠的分散性；延長水熱時間會造成產物比表面及孔容的降低。研究結果表明，最佳的水解温度為85～90℃，水熱處理温度為200℃，處理時間為3h ^[3]  。