勃姆石

化学物质

勃姆石（Boehmite）又称软水铝石，分子式是γ-AlOOH（水合氧化铝），它和主要成分为α-AlO(OH) 的水铝石均是铝土矿的主要组成成分。可作为阻燃剂，400℃以上分解。

简介

勃姆石（AlOOH）是γ－Al2O3的前驱体，以其独特的化学、光学、力学性质在陶瓷材料、复合材料、表面防护层材料、光学材料、催化剂及载体材料、半导体材料及涂料等领域得到广泛的应用。分散均一稳定是勃姆石发挥其纳米材料优越性能的重要条件之一；溶胶－凝胶法所制备的勃姆石具有粒径小、比表面和孔容大的特点，但是，后处理过程中团聚较为严重，许多文献提及用表面活性剂处理这一问题，但也很难达到理想的效果。水热合成所制备的超微氧化物粉体粒径分布窄，并且颗粒团聚程度较小。将溶胶－凝胶与水热合成的优点结合起来，采用有机铝醇盐制备勃姆石，考察了温度、pH 值、时间等因素对勃姆石结构及性能的影响。

发现

1925年德国化学家约翰·勃姆（1895-1952）首先发现了γ-AlOOH，认为他是铝土矿的主要组成部分。1927年德拉帕兰特对普罗旺斯地区的莱博的铝土矿进行分析，证实了这一点，并将γ-AlOOH形成的矿石命名为勃姆石。

结构

勃姆石属于正交晶系中的双锥点群。本身为白色晶体，由于其中含有的杂质，使得常有黄色、绿色、棕色或红色斑点，带有玻璃或珍珠光泽，摩氏硬度为3到3.5，比重为3到3.07。勃姆石为正双轴晶体。

温度对水解产物及勃姆石结构的影响

改变水解温度而保持其它制备条件不变，得到一系列不同流变特性和物理化学特性的溶胶。水解温度低于70℃，产物中出现β－Al（OH）3，不能被胶溶剂胶溶；75℃虽可形成溶胶，但其稳定性差；水解温度为85～95℃时形成的溶胶澄清透明，稳定性好。20～95℃水解产物经200℃水热处理后，若pH<9，均能得到高分散、透明的溶胶产物。

反应温度由45℃升高至90℃，晶粒由2.6nm增大至4.2nm，增大近1倍，经200℃晶化后，晶粒为28.3nm，是45℃时的10.9倍，90℃时的6.7倍；水热合成提供了一种高温高压的液相环境，粒子的溶解度增加，从而推动溶解结晶不断进行，晶粒增大，结晶度提高。

随着晶粒的生长，结晶度的提高，粒子的比表面迅速降低，由45℃时的644m2/g降至90℃时的391m2/g，经200℃晶化后，比表面显著下降。小粒子不断溶解，大粒子的不断生长是造成比表面下降的主要原因。随着反应温度的升高，孔容逐渐降低，在经过200℃晶化之后，孔容降低已非常明显，同时，平均孔径明显增大。

pH值对反应过程及勃姆石结构的影响

当pH≈4时，所得胶体稳定，透明；随着pH值的升高胶体的分散性及透光率降低，经200℃水热处理后，又能形成分散均一的透明溶胶；当pH=10.12时，出现沉淀，经200℃水热处理后，也不能形成稳定透明的溶胶。当pH>10，产物以拜洱石为主，即使经过高温水热处理，也不能转化成为易分散勃姆石。

水热处理时间对勃姆石结构的影响

随着晶化时间的延长，比表面不断下降，孔容逐渐下降，晶化时间由6h到12h差别很大，说明在此期间有一突变，12h以后孔容变化不明显。平均孔径先升后降，反应12h以后，平均孔径变化不明显。不同晶化时间的产物的孔径分布曲线在2.7nm左右有一小峰。另外，3h、6h、12h和24h分别在18nm、20nm、30nm和30nm有一峰。相比之下，6h、12h和24h孔径分布更加弥散不均。

晶化初期，体系处于过饱和状态，晶体生长起主导作用，勃姆石晶粒逐渐增大，直至晶体溶解与生长过程达到动态平衡，这时即出现所谓陈化过程，“小晶粒溶解度大，变更小；大晶粒溶解度小，变更大”。所以晶化时间过长不利于均匀分散勃姆石微粉的制备。

加水量对反应过程的影响

水量的多少在水解及水热处理过程中有重要的影响。加水量越大，异丙醇铝水解产物颗粒越小，水解产物分散指数明显提高。水热处理过程即是利用水溶液的自身压力促进晶核的形成和晶粒的生长，填充度越高，越有利于均一稳定溶胶的形成。

总结

随着水解温度的升高，产物结晶度明显提高，比表面和孔容显著降低；控制一定的pH值及增加水热处理过程、提高加水量能明显改善勃姆石溶胶的分散性；延长水热时间会造成产物比表面及孔容的降低。研究结果表明，最佳的水解温度为85～90℃，水热处理温度为200℃，处理时间为3h。

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