El control de la distribución del tamaño de la alúmina depende de la regulación de los precursores, las condiciones de reacción, los aditivos y los procesos de tratamiento térmico durante la preparación. Esto permite un control preciso sobre el tamaño de las partículas y su rango de distribución, cumpliendo con los requisitos de rendimiento de diversas aplicaciones.
Los precursores y los métodos de preparación determinan la distribución inicial del tamaño de las partículas
Control del tamaño de partículas de materia prima: El tamaño de partícula inicial de hidróxido de aluminio o boehmita afecta directamente la distribución final del tamaño de partículas de alúmina. Por ejemplo, los finos granos precursores, después de la calcinación, forman nano-alúmina con numerosos microporos y una gran superficie específica (D50 puede ser tan bajo como 5 a 20 nm); mientras que los precursores de gran tamaño-partícula-contribuyen a obtener alúmina activada con tamaños de poro más grandes y distribuciones más amplias.
Método Sol-Gel: ajustando el valor de pH y la tasa de hidrólisis, se puede lograr nano-alúmina (5–50 nm) con una distribución de tamaño de partícula estrecha (PDI inferior o igual a 0,15), adecuada para aplicaciones de recubrimiento y catálisis de alta-precisión.
Molino de bolas de alta-energía:
Este método muele alúmina de tamaño micrométrico a 50-80 nm, pero introduce impurezas fácilmente y es adecuado para aplicaciones abrasivas donde no se requiere una alta pureza.
Aditivos y agentes formadores de poros-para regular la estructura de los poros y la agregación de partículas:
Agentes formadores de poros-orgánicos (p. ej., almidón, PEG, celulosa): se agregan durante el proceso de moldeo y se queman después de la calcinación para formar poros controlables, lo que aumenta significativamente el tamaño de los poros y mejora la porosidad. Cantidades de adición más altas dan como resultado tamaños de poro más grandes y volúmenes de poro más altos, y pueden usarse para preparar alúmina porosa con tamaños de poro de 100 a 250 nm.
Surfactantes (p. ej., CTAB, PVA): inhiben el crecimiento mediante la adsorción en planos cristalinos específicos, regulando la morfología de las partículas y la distribución del tamaño, y mejorando la uniformidad.
Expansores de poros inorgánicos (p. ej., TiO₂, SiO₂): inhiben el engrosamiento del grano durante la sinterización a alta-temperatura, estabilizan la estructura macroporosa y mejoran la estabilidad térmica.
Optimización del crecimiento y distribución de granos mediante tratamiento térmico
La temperatura de calcinación es un parámetro clave para controlar la distribución del tamaño de las partículas:
400–600 grados: genera -Al₂O₃, conservando una superficie específica alta (200–600 m²/g), tamaño de poro pequeño (2–10 nm) y distribución concentrada, adecuado para desecantes y soportes de catalizadores.
>1200 grados: se transforma gradualmente en -Al₂O₃, lo que da como resultado un crecimiento de grano, una distribución de tamaño de partícula más amplia y un D50 superior a 66,9 μm, adecuado para aluminio electrolítico y materiales refractarios.
Velocidad de calentamiento y tiempo de mantenimiento: el calentamiento lento promueve el crecimiento uniforme del grano y reduce la dispersión del tamaño; los tiempos de retención prolongados promueven la aglomeración de los granos, lo que conduce a un mayor tamaño de las partículas y un cambio en la distribución.
