Nanopartícula de óxido de aluminio

El óxido de aluminio de tamaño nanométrico ( alúmina nanométrica ) se presenta en forma de nanopartículas esféricas o casi esféricas y en forma de fibras orientadas o no dirigidas .

Propiedades, del material final, definidas como el conjunto de propiedades del óxido de Aluminio sólido y propiedades específicas de las nanoestructuras.

Propiedades de las partículas de alúmina coloidal a escala nanométrica:

• Diámetro pequeño de las partículas/fibras (2–10 nm)
• Alta superficie específica (>100 m2/g)
• Alta imperfección de la superficie del material y estructura específica de las nanopartículas (volumen y tamaño de los poros, grado de cristalinidad , composición de la fase, estructura y composición de la superficie: posibilidad de modificación)

Propiedades de las fibras nanométricas de óxido de aluminio:

• La relación entre longitud y diámetro es de aproximadamente 20.000.000:1.
• Un alto grado de orientación de las fibras.
• La débil interacción de las fibras entre sí.
• Ausencia de poros superficiales
• Alta concentración superficial de grupos hidroxilo.

1. Molienda de partículas de alúmina en polvo de tamaño nanométrico (por ejemplo, 10-50 nm). Por ejemplo, mediante un molino planetario que utilice cuerpos de molienda de tamaño inferior a 0,1 μm.

2. Descomposición de AlOOH o Al(OH) ₃ recién sintetizado químicamente en óxido de aluminio alcanzando rápidamente la temperatura de descomposición de 175 °C y utilizando para ello una presión de 5 bares en treinta minutos. Cuanto antes se alcance la temperatura de descomposición de los hidroxocompuestos de aluminio, más pequeñas serán las partículas de óxido resultantes (en tamaño nanométrico).

La oxidación de la superficie de algunas aleaciones metálicas líquidas conduce a la formación de nanoestructuras tridimensionales sueltas o porosas. Este efecto se observó por primera vez en el sistema aluminio-mercurio y se publicó hace más de 100 años. ^[1] Las fibras de este tipo no se producen en la naturaleza y solo se cultivan por medios artificiales. Dependiendo del método de síntesis, se pueden producir diversas nanoestructuras, como aerogeles a partir de oxihidróxido de aluminio (AlOOH o , donde , se convierten fácilmente en óxido de aluminio) o nanofibras de óxido de aluminio (Al ₂ O ₃ ). ${\displaystyle {\ce {Al2O3*{\mathit {n}}H2O}}}$${\displaystyle 1\leq n\leq 4}$

En este momento las principales formas de producción son:

1. Método de oxidación selectiva de aluminio en la superficie del Ga-AI fundido en una atmósfera húmeda a una temperatura de 20 a 70 °C (Método de IPCE RAS) ^[2]
2. Tecnología de metal líquido para la síntesis de aerogeles nanoestructurales AlOOH a partir de Ga-Bi y Al-Al fundidos (Instituto de RF IPPE que lleva el nombre de AI Leipunsky, ciudad de Obninsk).
3. Crecimiento de nanofibras de óxido de aluminio sobre la superficie de la masa fundida de aluminio (un método de síntesis industrial, desarrollado y patentado por ANF Technology). ^[3]

• Adsorbente (para capturar impurezas de hidrocarburos del aire; para extraer flúor de una variedad de medios (la capacidad del óxido de aluminio para quimiosensibilizar los iones de flúor utilizados para la purificación de agua con mayor contenido de flúor; ​​para la recuperación de vapor de fluoruro de hidrógeno de los gases de superfosfato y electrólisis); para soluciones abrillantadoras en la producción de azúcar ; para atrapar disolventes; purificación por adsorción de aceites (primer transformador); adsorbente para cromatografía de adsorción de gases y líquidos (adsorción); para cromatografía de intercambio iónico y de sedimentación-sorción en solución acuosa (intercambio iónico y precipitación); como portador inerte durante la cromatografía de distribución de líquidos)
• Desecante (para el secado de gases ( deshidratación profunda hasta puntos de rocío de -60 °C y menos); la conservación de instrumentos y equipos, y también para sistemas tales como válvulas respiratorias, tanques, transformadores, etc.; para crear atmósferas protectoras durante el almacenamiento a largo plazo de alimentos y productos farmacéuticos)
• Absorbente de iones de metales a partir de soluciones de sus sales, por ejemplo, CsNO ₃ , AgNO ₃ , Ba(NO ₃ ) ₂ , Sr(NO ₃ ) ₂ , Pb(NO ₃ ) ₂ , etc., con posibilidad de obtención de óxidos metálicos en la superficie de las fibras durante el recocido.
• Absorbente de radionucleidos de aguas residuales de centrales nucleares
• Relleno inerte (de refuerzo)
• Cerámicas y materiales compuestos (incluidos los metales compuestos): alta tenacidad, resistencia al fuego y propiedades antifricción, propiedades aislantes. Se conocen usos en varios productos, como lámparas de descarga de quemadores, sustratos de circuitos integrados , elementos de cierre de válvulas de tuberías de cerámica , prótesis , etc.
• Abrasivo (compuesto por medios para pulido ultrafino)
• Refractario (componente de alta temperatura para aislamiento térmico)

Además de estas áreas, se utiliza como catalizador y portador de catalizadores. El óxido a escala nanométrica, debido al pequeño diámetro de las partículas/fibras, la alta área superficial específica y la actividad asociada con los defectos, y la estructura específica de las nanopartículas (el volumen y tamaño de los poros, el grado de cristalinidad, la composición de la fase, la estructura y la composición de la superficie), mejora en gran medida las propiedades catalíticas y aumenta el rango de óxido de aluminio masivo como catalizador.

1. Wislicenus, H. Zeitschrift für chemie und industrie der kolloide Kolloid-Z 2 (1908): XI-XX.

2. Vignes, JL. Mazerolle, L., Michel, D. Materiales de ingeniería clave 132-136 (1997): 432 – 435.

3. Zhu, Huai Yong, James D. Riches y John C. Barry. Nanofibras de γ-alúmina preparadas a partir de hidrato de aluminio con surfactante de poli(óxido de etileno) // Chemistry of Materials 14.5 (2002): 2086-2093

4. Azad, Abdul-Majeed. Fabricación de nanofibras de alúmina transparente (Al2O3) mediante electrohilado // Ciencia e ingeniería de materiales: A 435 (2006): 468–473.

5. Teoh, Geik Ling, Kong Yong Liew y Wan AK Mahmood. Síntesis y caracterización de nanofibras de alúmina sol-gel // Journal of Sol-Gel Science and Technology 44.3 (2007): 177–186.

6. В, Петрова Е.; Ф, Дресвянников А.; А, Цыганова М.; М, Губайдуллина А.; В, Власов В.; Г, Исламова Г. (2008). "EV Petrova, AF Dresvyannikov, MA Tsyganov, Gubaidullina AM, Vlasov VV, Islamov GG nanopartículas de hidróxidos y óxidos de aluminio, obtenidas por métodos electroquímicos y químicos // Boletín de la Universidad Tecnológica de Kazán. 2008. (Fecha de acceso el 10.04.2017)" . Вестник Казанского Технологического Университета (6): 55–67.

• Óxido de aluminio
• Corundo

• Propiedades de las nanofibras de alúmina