Структурные превращения гидроксида алюминия при гидротермальной, термопаровой и термической обработке

• Автор: Шабалин, Дмитрий Григорьевич
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 с. : ил.

Оглавление
Глава 1 Обзор литературы по гидротермальной, термопаровой и термической обработке оксидов и гидроксидов алюминия

1.1 Соединения в системе А Ы, их свойства и взаимные

превращения при термической обработке.

1.1.1 Общие сведения.

1.1.2 Структуры и свойства гиббсита, бемита, углинозема и аглинозема

1.1.3 Взаимные превращения оксидов и гидроксидов алюминия

1.1.4 Неавтоклавные методы получения и свойства мелкокристаллического

бемита.

1.2 Гидротермальная обработка оксидов и гидроксидов алюминия.

1.2.1 Фазовая диаграмма А Н

1.2.2 Получение бемита из гидроксида алюминия
1.2.3 Гидротермальное осаждение бемита.
1.2.4 Обработка в автоклаве бемита и псевдобсмита
1.2.5 Использование ПАВ при гидротермальной обработке бемита.
1.2.6 Автоклавная обработка переходного глинозема
1.2.7 Получение корунда в сверхкритическом водном флюиде.
1.3 Заключение к главе 1.
Глава 2 Экспериментальная часть.
2.1 Физикохимические методы исследования
2.2 Исходные вещества
2.3 Методика эксперимента
Глава 3 Результаты экспериментов и их обсуждение
3.1 Механизм образования корунда из гиббсита при обработке в
сверхкритическом водном флюиде
3.1.1 Результаты экспериментов.
3.1.2 Обсуждение результатов
3.2 Обработка в сверхкритическом водном флюиде бемита и продуктов
разложения гиббсита при 0 С.
3.2.1 Результаты экспериментов
3.2.2 Обсуждение результатов
3.3 Использование активатора для управления агломерацией и
структурированием агломератов бемита в сверхкритическом водном флюиде. Получение корунда со средним размером кристаллов более 0 мкм.
3.3.1 Результаты экспериментов
3.3.2 Обсуждение результатов
3.4 Получение тодита 5А0зН в сверхкритическом водном флюиде для
использования в качестве сырья для алюмооксидной керамики
3.4.1 Результаты экспериментов
3.4.2 Обсуждение результатов
3.5 Исследование процессов, протекающих при высокотемпературном
отжиге бемита для получения сырья для алюмооксидной керамики.
3.5.1 Результаты экспериментов
3.5.2 Обсуждение результатов
3.6 Получение высокочистого а А0з для выращивания кристаллов
лейкосапфира.
3.6.1 Исходные материалы и проведение эксперимента
3.6.2 Обсуждение результатов
Выводы.
Список литературы


В соединения с кислородом алюминий, за редким исключением, находится в степени окисления 3, и имеет координационные числа 4, 5 редко и 6. Электронную структуру 6ти координационного октаэдрического атома алюминия удобно описывать в терминах молекулярных орбиталей. На рис. А1Нб3. Атомы кислорода располагаются по осям х, у, и г. Три орбитали у, г, х расположены в пространстве между осями координат, поэтому и не будут перекрываться с яр3 орбиталями кислорода и своей энергии не изменят орбитали Т2е. Орбиталь Зб будет перекрываться с шестью орбиталями кислорода, давая связывающую и разрыхляющую орбитали А и А. Связывающая обриталь будет иметь 6 максимумов электронной плотности по направлению к лигандам. Рис. Схема молекулярных орбиталей иона А1Н3. Т и. Наконец, орбитали 32, Зс1х2у2 будут давать две связывающих и две разрыхляющих обритали Ев и Е. Всего в системе электронов, которые заполняют все связывающие орбитали. Взаимодействие орбиталей кислорода с борбиталями будет незначительно, т. Это означает, что основной вклад в Ев орбитали вносят орбитали кислорода, а участие буропня невелико. Если пренебречь вкладом буровня, кратность связи А10 можно считать равной 23. Тетраэдрически окруженный атом алюминия удобнее описывать в терминах Бр3гибридизации. В данном случае б и р обритали близки но энергии и активно участвуют в образовании связей. Кислород в соединениях с алюминием находится в Бр3гибридизации, поэтому тссвязывания между кислородом и алюминием не происходит 2, стр. Алюминий образует большое число оксидов и гидроксидов. Большинство из них получены в индивидуальном виде, и для них определены кристаллические структуры и физикохимические свойства. Прочие оксиды и гидроксиды образуются в плохо закристаллизованном или аморфном виде, и их структура нуждается в уточнении. Особенно это касается т. Многие фазы имеют нестехиометричный состав и существуют во множестве модификаций с различной микроморфологией. В настоящее время вопрос о точном количестве и индивидуальности отдельных фаз в системе АЬОз Н остается до конца не решенным. Так же встречается некоторая терминологическая путаница в названиях фаз 3. Оксиды и гидросксиды алюминия, описанные в литературе, систематизированы в табл. Параметры кристаллических ячеек для фаз с известной структурой приведены на основе данных ЮБО 4. В таблице так же приведены аморфные оксиды и гидроксиды алюминия и кристаллические фазы с неизвестной структурой, упомянутые в 5. Буквенные обозначения модификаций оксидов и гидроксидов алюминия основываются на системе, описанной в 3, когда ромбические формы, такие как гиббсит или бемит имеют обозначение у, а гексагональные формы, байерит, диаспор и корунд имеют обозначение а. Схема превращений оксидов и гидроксидов алюминия при нагревании в различных условиях приведена на рис. Схема составлена на основе данных 1 6, и дополнена данными из работ 7 8. Отметим, что превращения, указанные на схеме, зависят от предыстории образца, в частности, от примесного состава и дисперсности. Таблица 1. Известные оксиды и гидроксиды алюминия 48. А1ОНз, байерит Моноклинная Р1а1 а 5. Ь 8. Р А1ОИ3 нордстрандит Триклинная Р1 а 8. Ь 5. А1ОНз, гиббсит Моноклинная Р1П1 а 8. Ь 5. Г А1ОНз, дойелИТ Триклинная Р1 а 4. Ь 5. А1ОНз Орторомбическая Р Ь с а а 8. Ь 5. АЮОН Орторомбическая Р п т а 4. Ь 4. А0з5Н, тодит Гексагональная РбЗтс а 5. НзО2АОз4 Гексагональная Р ттс а 5. Корунд, хА Ромбоэдрическая, гексагональная ИЗс а 4. А0з Тетрагональная. Кубическая РбЗт а 7. А0з, плотная, стабил. Ы Кубическая а 7. А Тетрагональная Р 4 т 2 а 5. А0з Кубическая Г б 3 т а 7. А0з Моноклинная С 2 т а . Ь 2. А0з Тетрагональная Р п а а 4. А х Гексагональная Р т с а 5. ГПа давлении. С. гидротермальный . Рис. Схема взаимных превращений оксидов и гидроксидов алюминия 1 68. Структуры и свойства гиббсита, бемита, углинозема и аглинозема. Среди различных оксидов и гидроксидов алюминия наибольшее значение имеют гиббсит уА1ОН3, бемит уАЮОН, оксиды уА и аА. Гиббсит образуется при осаждении из алюминатных растворов и является основным сырьем для производства алюминия.