中國粉體網(wǎng)訊  近日，位于魯爾河畔米爾海姆的馬克斯-普朗克研究所的化學(xué)家已找到一種方法，可以通過簡單的機(jī)械化學(xué)方法（球磨法）以生產(chǎn)納米級剛玉（α-氧化鋁，粒徑~13nm）。目前已有工業(yè)公司開始使用Mülheim工藝大規(guī)模生產(chǎn)納米剛玉（α-氧化鋁，粒徑~13nm）。

米爾海姆（Mülheim）研究人員研磨勃姆石轉(zhuǎn)化獲得剛玉納米顆粒。©弗蘭克·文肯

α-氧化鋁是一種特別穩(wěn)定的氧化鋁變體，可用作汽車催化劑中的抗性載體材料或用作特別堅硬的陶瓷的起始材料。在各種變體中，剛玉會由于微量的鉻，鐵或鈦而形成紅寶石和藍(lán)寶石。但是，材料科學(xué)家對它作為寶石的興趣不大。由于剛玉在硬度方面幾乎可以與鉆石抗衡，并且還具有極高的耐熱性和耐化學(xué)性，因此剛玉被用于催化以及牙科，修復(fù)體和切削工具中的陶瓷植入物。如果陶瓷是由剛玉的納米顆粒制成的，則可以使陶瓷具有更高的抗斷裂性。納米級剛玉可以簡化汽車催化劑的結(jié)構(gòu)，其催化活性成分將變得更加穩(wěn)定。迄今為止，汽車工業(yè)使用的氧化鋁穩(wěn)定性仍需改進(jìn)。

化工行業(yè)對納米級剛玉制成的載體材料非常感興趣。 “在催化過程中，如合成燃料的生產(chǎn)，載體的高度穩(wěn)定性至關(guān)重要�，F(xiàn)在，我們可以通過穆爾海姆化學(xué)家發(fā)現(xiàn)的簡單機(jī)械化學(xué)方法輕松地獲得納米氧化鋁。

研究人員通過在球磨機(jī)中簡單研磨塊狀勃姆石來制備剛玉納米粉末，然后將其短暫加熱。到目前為止，化學(xué)家只有在超過1200°C的溫度下煅燒起始材料或在500°C的較溫和的溫度下將其加壓數(shù)周后，才能從其他氧化鋁或氫氧化物生產(chǎn)剛玉。但是，高溫處理之后材料燒結(jié)形成大顆粒晶體。

將勃姆石研磨約3小時，可生產(chǎn)表面積為140平方米/克的剛玉納米顆粒（~13nm）

©Amol Amrute 

該團(tuán)隊偶然發(fā)現(xiàn)在球磨機(jī)中產(chǎn)生的剛玉納米顆粒。他們研究了這種催化劑載體的工業(yè)應(yīng)用。他們使用混合了金顆粒的軟質(zhì)氧化鋁（γ-氧化鋁）作為催化劑，并采用各種分析方法在球磨機(jī)中進(jìn)行了后續(xù)處理。結(jié)果表明，僅幾個小時后，部分γ-氧化鋁已轉(zhuǎn)化為剛玉。然而，以這種方式從γ-氧化鋁獲得的剛玉具有中等的納米結(jié)晶度。但是，通過對此進(jìn)行系統(tǒng)的研究，他們解釋了前驅(qū)體勃姆石在球磨機(jī)的研磨下發(fā)生結(jié)構(gòu)變化形成剛玉納米顆粒的形成機(jī)理。

專門從事新型催化劑開發(fā)的Mülheim研究人員現(xiàn)在正在研究如何將納米剛玉用作各種反應(yīng)的催化劑材料。由于剛玉非常穩(wěn)定，并且以納米顆粒的形式比以前使用的氧化鋁形式甚至可以更快地促進(jìn)某些反應(yīng)。第一工業(yè)公司已經(jīng)意識到用于合成剛玉納米顆粒的簡單方法。潛在的客戶已經(jīng)表達(dá)了興趣，并且目前正在開發(fā)一種生產(chǎn)大量納米剛玉的方法。

相關(guān)文獻(xiàn)鏈接：DOI：10.1126 / science.aaw9377

信息來源：Max-Planck-Gesellschaft官網(wǎng)