Nanoparticule d'oxyde d'aluminium - Aluminium oxide nanoparticle
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L'oxyde d'aluminium nanométrique ( alumine nanométrique ) se présente sous forme de nanoparticules sphériques ou presque sphériques , et sous forme de fibres orientées ou non .
Propriétés
Propriétés, du matériau final, définies comme l'ensemble des propriétés de l' oxyde d'aluminium solide et des propriétés spécifiques des nanostructures.
Propriétés des particules d'alumine colloïdale à l'échelle nanométrique :
- Petit diamètre des particules/fibres (2-10 nm)
- Surface spécifique élevée (> 100 m2 / g)
- Défectuosité élevée de la surface du matériau et structure spécifique des nanoparticules (le volume et la taille des pores, le degré de cristallinité , la composition de la phase, la structure et la composition de la surface - possibilité de modification)
Propriétés des fibres nanométriques d'oxyde d'aluminium :
- Le rapport longueur-diamètre environ 20 000 000:1
- Un haut degré d'orientation des fibres
- La faible interaction des fibres entre elles
- Absence de pores de surface
- Concentration superficielle élevée de groupes hydroxyles
Production
Méthodes d'obtention de poudres d'oxyde d'aluminium à l'échelle nanométrique
1. Broyage de particules d'alumine en poudre d'un niveau nanométrique (par exemple, 10-50 nm). Par exemple, en utilisant un broyeur planétaire utilisant des corps de broyage de taille inférieure à 0,1 µm.
2. La décomposition de fraîchement synthétisé chimiquement AlOOH ou Al (OH) 3 à l' oxyde d'aluminium dans la réalisation rapide de la température de décomposition de 175 ° C et l' utilisation de ce que la pression de 5 bars dans les trente minutes. Plus la température de décomposition des composés hydroxo de l'aluminium est atteinte tôt, plus la taille des nano-oxydes de particules résultantes est petite.
Nano fibres d'alumine
L'oxydation de la surface de certains alliages métalliques liquides conduit à la formation de nanostructures 3D lâches ou poreuses. Pour la première fois, cet effet a été observé dans le système aluminium-mercure et publié il y a plus de 100 ans. Les fibres de ce type ne sont pas présentes dans la nature et ne sont cultivées que par des moyens artificiels. Selon la méthode de synthèse, différentes nanostructures peuvent être produites, telles que des aérogels à partir d'oxyhydroxyde d'aluminium (AlOOH ou , où , sont facilement transformés en oxyde d'aluminium) ou des nano-fibres d'oxyde d'aluminium (Al 2 O 3 ).
En ce moment, les principaux modes de production sont:
- La méthode d'oxydation sélective de l'aluminium à la surface du Ga-AI fondu dans une atmosphère humide à une température de 20 à 70 °C (Méthode IPCE RAS)
- La technologie des métaux liquides de synthèse de l' aérogel nanostructural AlOOH à partir de Ga-Bi et d'Al-Al fondus (Institut de RF IPPE nommé d'après AI Leipunsky, ville d'Obninsk).
- Croissance de fibre nano oxyde d'aluminium à la surface de l'aluminium fondu (une méthode de synthèse industrielle, développée et brevetée par la technologie ANF).
Application
- Adsorbant (pour capturer des hydrocarbures impuretés de l'air, pour extraire du fluor à partir d' une variété de médias (la capacité de l' oxyde d'aluminium à chimiosensibilité des ions fluor utilisés pour la purification de l' eau avec une teneur de fluor accrue, pour la récupération des vapeurs de fluorure d'hydrogène à partir de gaz de super - phosphate et électrolyse) pour les solutions d'avivage dans la production de sucre ; pour piéger les solvants; la purification par adsorption des huiles (premier transformateur); l'adsorbant pour la chromatographie d'adsorption de gaz et de liquide (adsorption); pour la chromatographie d' échange d' ions et de sorption de sédiments en solution aqueuse (échange d'ions et précipitation); comme support inerte pendant la chromatographie de distribution liquide)
- Déshydratant (pour le séchage des gaz ( déshydratation profonde jusqu'à des points de rosée de -60 °C et moins) ; la conservation des instruments et équipements, ainsi que pour des systèmes tels que les valves respiratoires, les réservoirs, les transformateurs, etc. ; pour créer des atmosphères protectrices pendant stockage à long terme de produits alimentaires et pharmaceutiques)
- Absorbant des ions de métaux à partir de solutions de leurs sels, par exemple, CsNO 3 , AgNO 3 , Ba(NO 3 ) 2 , Sr(NO 3 ) 2 , Pb(NO 3 ) 2 , etc., avec la possibilité d'obtenir d'oxydes métalliques à la surface des fibres lors du recuit
- Sorbant des radionucléides des eaux usées des centrales nucléaires
- Remplissage inerte (renforçant)
- Céramiques et composites (y compris les métaux composites) — haute ténacité, propriétés de résistance au feu et antifriction, propriétés isolantes. Utilisation connue dans plusieurs produits tels que la lampe à décharge de brûleur , le substrat de circuits intégrés , les éléments obturateurs de vannes de canalisation en céramique , les prothèses , etc.
- Abrasif (composé de moyens de polissage ultra-fin )
- Réfractaire (composant haute température pour l'isolation thermique)
En plus de ces domaines, utilisé comme catalyseur et porteur de catalyseurs. Oxyde à l'échelle nanométrique en raison du petit diamètre des particules/fibres, de la surface spécifique et de l'activité élevées associées aux défauts, et de la structure spécifique des nanoparticules (le volume et la taille des pores, le degré de cristallinité, la composition de la phase, la structure et la composition de la surface) améliore fortement les propriétés catalytiques et augmente la gamme d'oxyde d'aluminium massif en tant que catalyseur.
Littérature
1. Wislicenus, H. Zeitschrift für chemie und industrie der kolloide Kolloid-Z 2 (1908) : XI-XX.
2. Vignes, JL. Mazerolle, L., Michel, D. Key Engineering Materials 132-136 (1997) : 432 – 435.
3. Zhu, Huai Yong, James D. Riches et John C. Barry. Nanofibres de γ-alumine préparées à partir d'hydrate d'aluminium avec un tensioactif poly (oxyde d'éthylène) // Chimie des matériaux 14.5 (2002): 2086-2093
4. Azad, Abdul-Majeed. Fabrication de nanofibres d'alumine transparente (Al2O3) par électrofilage // Science et génie des matériaux : A 435 (2006) : 468-473.
5. Teoh, Geik Ling, Kong Yong Liew et Wan AK Mahmood. Synthèse et caractérisation des nanofibres d'alumine sol-gel // Journal of Sol-Gel Science and Technology 44.3 (2007): 177–186.