Kontrol af aluminas morfologi og størrelse afhænger af præcis styring af prækursorer, additiver, reaktionsbetingelser (temperatur/pH/tid) og efter-behandling under forberedelsen. Forskellige metoder kan opnå retningsbestemt syntese af forskellige strukturer, lige fra nanopartikler til ark, kugler og fibre i mikron-størrelse.
1. Udvælgelse af prækursor og præparationsmetode bestemmer den grundlæggende morfologi.
Forskellige syntetiske ruter bestemmer det oprindelige vækstmønster og strukturelle karakteristika af aluminiumoxid:
Udfældningsmetode: Ved at kontrollere forholdet mellem aluminiumsalte (f.eks. aluminiumnitrat) og udfældningsmidler (ammoniak, ammoniumbicarbonat) og tilførselshastigheden kan nukleationshastigheden kontrolleres, hvilket resulterer i ensartet størrelse sfæriske eller nær-sfæriske partikler. For eksempel fremmer hurtig udfældning dannelsen af små partikler, mens langsom dråbevis tilsætning fremmer ordnet krystalvækst.
Sol-gelmetode: Ved at bruge hydrolyse og kondensation af aluminiumalkoxider (f.eks. aluminiumisopropoxid) kan høj-renhed, ultrafint og godt-dispergeret nano-aluminium fremstilles ved at justere pH, opløsningsmiddeltype og hydrolysetemperatur. Sure forhold inhiberer typisk hurtig kernedannelse, hvilket begunstiger dannelsen af ensartede sfæriske partikler.
Hydrotermisk/solvotermisk metode: I en lukket autoklave kan præcis kontrol af en-dimensionelle eller to-dimensionelle strukturer såsom nanorods og nanosheets opnås ved at justere reaktionstemperaturen (120-220 grader), holdetid og mineraliseringsmiddel (NaOH). For eksempel hjælper en forlængelse af holdetiden krystaller med fortrinsvis at vokse langs specifikke krystalplaner og danner nåle-lignende eller pladelignende-strukturer.
Smeltet saltmetode: Ved at bruge chlorid- eller sulfatsalte som reaktionsmedium udføres reaktionen ved 400-900 grader. Smeltede salte sænker ikke kun reaktionens aktiveringsenergi, men begrænser også effektivt anisotrop krystalvækst. Undersøgelser har vist, at tilsætning af Zn²⁺ kan inducere sekskantede plade-lignende produkter, mens Ti⁴⁺ ændrer væksttendensen og øger tykkelsen.
2. Præcis kontrol gennem tilsætningsstoffer og overfladeaktive stoffer
Krystalvækstfremmere: Passende tilsætning kan forbedre partiklernes regelmæssighed betydeligt. For eksempel kan tilsætning af specifikke organiske tilsætningsstoffer til et ammoniumbicarbonatudfældningssystem give hexagonale aluminiumoxidpartikler med en størrelse på 1-2 μm og en regelmæssig form med et specifikt overfladeareal på ca. 2 m²/g.
Overfladeaktive stoffer: CTAB, PEG osv. kan adsorbere på specifikke krystalflader, hæmme deres vækst og dermed kontrollere den endelige morfologi. Brug af CTAB og PEG under sure forhold kan opnå mere ensartet størrelse, lamellært aluminiumoxid; mens SDBS kan forårsage sekundær kernedannelse, hvilket påvirker produktets renhed.
Pore-dannende midler/poreekspandere: Organiske stoffer såsom stivelse, PEG og kønrøg mister efter kalcinering deres porer og danner kontrollerbare porestrukturer, velegnet til fremstilling af hule sfæriske eller porøse mikrosfærer, forbedring af specifikt overfladeareal og masseoverførselseffektivitet.
