波兰科学院核物理研究所 刚玉纳米颗粒的三维可视化
背景中的真实显微图像(假颜色)
信用:IFJ潘，MPI科佛 如今，几乎每个人都使用纳米尺寸的氧化铝——这种矿物和其他矿物一起，构成了现代汽车催化转换器的骨架
迄今为止，具有足够高孔隙率的纳米陶瓷的实际生产是不可能的
随着一种新的纳米陶瓷生产方法的出现，情况发生了根本的变化，这种新方法是德国和波兰在德国鲁尔区和克拉科夫的科学家合作下开发的
高温高压，持续几十天的过程——这些是目前生产纳米氧化铝的一些方法，纳米氧化铝是一种具有重要工业意义的材料，它们很难称得上是理想的
产品本身也很不理想
与此同时，德国鲁尔海姆的马克斯·普朗克科伦佛研究所的科学家们发现了一种生产纳米陶瓷的简单方法
它的热力学基础可以用一个创新的理论模型来解释
克拉科夫波兰科学院核物理研究所的兹比格涅夫·洛奇亚娜
该模型表明，纳米尺寸的刚玉可以在对环境更加友好的条件下形成
德国-波兰小组的成功是如此重要，以至于它被发表在世界上最受尊敬的科学期刊之一《科学》上
“通过我们提出的方法生产的刚玉纳米颗粒的尺寸约为13纳米，其特征是具有相当大的孔隙率:一克的表面积约为140平方米
这比通过目前已知的技术工艺生产的纳米陶瓷的典型值高了一个数量级
Lodziana
刚玉，氧化铝Al2O3最稳定的形式(用希腊字母α表示)，是一种常见的矿物
由于其硬度，它通常被用作磨料
汽车催化转化器是氧化铝的一种普遍应用
这里，它用作活性过渡金属颗粒(例如
g
钯)，其负责从废气中去除一氧化碳和氮氧化物
大而透明的刚玉晶体很少见，被认为是宝石；根据它们的混合物，它们呈现不同的颜色，例如
g
红色(红宝石)或蓝色(蓝宝石)
“简单高效地生产纳米氧化铝的问题实际上归结为去除覆盖在大部分氢氧化铝上的水分子
目前，为此目的使用高热和/或高压
不幸的是，在加热过程中纳米颗粒会生长
这意味着它们的总表面积会减少，因此材料的功能特性会恶化，”教授解释说
Lodziana
多孔氧化铝目前由最容易获得的氢氧化铝生产
这种被称为勃姆石的白色粉末必须暴露在700开尔文以上的温度和大约
1200个大气压
这些条件必须保持一个月以上
在最后阶段，持续10个小时，温度上升到800多度
另一种经典的生产方法是加热十几个小时至800多度，然后再加热十几个小时至1600多度
揭示这样一个事实，即在机械化学反应等过程中，借助于所提供的少量能量，从勃姆石中除去水分子是可能的，这对于理解勃姆石如何转化为纳米氧化铝是非常重要的
虽然典型的化学反应涉及溶液或气体，但在机械化学中，这些过程发生在通常以粉末形式制备的固体之间
这里进行反应所需的能量是机械能，在机械研磨机中研磨期间提供(有时甚至用手研磨就足够了)
在新方法的研究过程中，实践和理论证明，在保持纳米尺寸刚玉的稳定性和显著孔隙率的同时，获得纳米尺寸刚玉是可能的
这种效果是通过适当选择进行研磨的球磨机的操作参数来实现的
目标是创造一种情况，即局部提供给系统的能量超过水分子通过boehmi te结合的能量，导致水分子从表面释放
“在以前的多阶段方法的背景下，我们的方法因其极端简单而引人注目:我们所做的只是在球磨机中研磨粉末一段时间
重要的是，这一过程在室温下进行，只需要几个小时就能获得热力学稳定的刚玉纳米粒子，”教授强调说
Lodziana
本发明生产纳米刚玉的方法不仅降低了能量，而且将与生产高质量刚玉纳米颗粒相关的财务成本降至最低
在波兰科学院核物理研究所进行的上述研究的理论部分是由其法定基金资助的
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