氧化铝、薄水铝石和拟薄水铝石的差异分析

“氧化铝”这个概念，根据国际通用分类标准，通常被划分为两大类：冶金级氧化铝和非冶金级氧化铝。非冶金级氧化铝也称多品种氧化铝、化学品氧化铝。其中，拟薄水铝石、薄水铝石、超细氢氧化铝、活性氧化铝、煅烧氧化铝和刚玉等都属于化学品氧化铝这一大类。

今天我们将探讨化学式为Al₂O₃的物质，并分析它与拟薄水铝石、薄水铝石之间的关联性。

一、成分、应用之间的差异

1.Al2O3

当前Al2O3有十几种晶型，如χ、ρ、γ、κ、δ、θ和α等，α和γ是其中应用广泛的两种。

α- Al2O3莫氏硬度为９左右，熔点为2050℃，沸点为2980℃，热导率为28.88Ｗ/（ｍ·Ｋ），具有良好的化学稳定性、耐高温和耐磨等特性，可用作耐火材料、陶瓷、磨料等的基础原料。利用其导热系数高、绝缘性好的特点，低钠煅烧氧化铝作为导热填料用于电子、信息、新能源等产业。低钠氧化铝还具有电绝缘性能好、耐火度高，烧成收缩率小等特性，是制造电子基板、火花塞和真空管壳等电器部件以及耐热或耐磨陶瓷的优质原料，此外，低钠超细氧化铝近年来广泛用于生产锂电池用的隔膜材料。

α- Al2O3的晶型结构

γ- Al2O3具有比表面积大、吸附性能好、表面酸性良好等特点，是应用较多的活性氧化铝，可作为干燥吸附剂、精抛磨料、催化剂及催化剂载体，用于石油化工、气体干燥、汽车尾气和工业有机废气的净化处理等领域。

γ- Al2O3晶型结构

2. 薄水铝石

薄水铝石（又称一水软铝石或勃姆石，化学式γ-AlOOH）是一种结晶度高、结构稳定的活性氧化铝前驱体。与拟薄水铝石相比，其分子排列更加有序，因此具有更好的热稳定性和化学稳定性。

薄水铝石能够承受较高的加工温度，因此薄水铝石可以作为耐热阻燃剂，应用于需要承受较高加工温度的无卤覆铜板、绝缘产品、器件塑料外壳等。另外，薄水铝石是生产煤化工等用活性氧化铝催化剂的主要原料，还可用作生产锂电池用隔膜、钠硫电池用β- Al2O3的原料、煅烧氧化铝的前躯体等。以低钠超细薄水铝石为前驱体制备出的低钠超细氧化铝具有低钠、高转化率、绝缘性高、烧结性能好等特点，目前已在锂电池隔膜、微晶陶瓷、精密陶瓷、泡沫陶瓷、集成电路芯片、航空光源器件等方面得到了广泛的应用。

3.拟薄水铝石

拟薄水铝石是一种结晶不完整的薄水铝石，具有与拟薄水铝石相似的化学构成，含有1.25～2.0个结晶水，是一类不完全结晶的水合氧化铝，又被称为一水合氧化铝、假一水软铝石。

拟薄水铝石的典型结构为极薄的褶皱片层，是具有特殊空间网状结构的氧化铝水合物，它具有高的比表面积、大孔容等物理特性和在酸性条件下胶溶触变的化学特性。拟薄水铝石的这些特性使其广泛应用在许多行业中，在石油工业中用作催化剂、载体、粘结剂；在汽车工业中用作汽车尾气处理催化剂的载体涂层；在消防领域用作阻燃材料的添加剂；在造纸行业中用作喷墨打印纸中的吸墨涂层；在环保行业中用作气体净化吸附剂、饮用水除氟剂、工业污水颜色和气味消除剂；在建筑行业用作涂料添加剂；陶瓷复合材料中的增强剂等。

二、三者间的关联及差异

1.关联性：

氧化铝及其水合物的相变图

氧化铝具有较多的同质异相，氧化铝水合物烧过程中，可出现亚稳态的χ、ρ、γ、κ、δ、θ和α等物相。拟薄水铝石是一种结晶不完整的薄水铝石。400～700℃间焙烧得到的γ－Al2O3广泛用做催化剂载体、催化剂和吸附剂；在1100～1200℃之间煅烧得到的γ－Al2O3，在陶瓷、石油化工等领域应用。

拟薄水铝石在特定水热条件下能够转化为薄水铝石，实现了二者之间的单向转化。此外，拟薄水铝石与薄水铝石均是制备氧化铝的前驱体。

2.差异性

拟薄水铝石有着同薄水铝石一样的分子式（AlOOH），它们分别是一水合氧化铝的不同晶型。之所以将其称为拟薄水铝石，是因为拟薄水铝石是一种结晶不完整的薄水铝石，它们具有非常相似的XRD图，两者主要衍射峰的位置几乎相同，区别仅在于衍射峰的强度不同，因此与拟薄水铝石相比，薄水铝石只是晶粒更大、结晶度更高和结晶更完整而已。

拟薄水铝石和薄水铝石的XRD谱图

研究认为二者之间并无截然的分界线，通常以平均晶粒大小为主要判据来划分薄水铝石和拟薄水铝石更为适宜。将平均晶粒度小于10nm的产物视为拟薄水铝石；大于50nm的产物视为薄水铝石；在10～50nm时，视为薄水铝石与拟薄水铝石的中间产物，也可以把中间产物划为拟薄水铝石。

总结来说，两者差异表现在：

（1）拟薄水铝石为无定型态物质的聚集，只有微弱的衍射峰；薄水铝石具有较好的晶体结构，衍射峰尖锐。

（2）与薄水铝石相比，拟薄水铝石表现出更高的比表面积和更大的孔容。此外，拟薄水铝石的比表面积随温度升高而逐渐下降，而薄水铝石的比表面积则先增加后减小。