Gljúp efni eru mikið notuð í hvata-, aðskilnaðar- og orkusviðum vegna mikils sérstakrar yfirborðs og stillanlegrar svitahola. Meðal þeirra er gljúpt súrál, með framúrskarandi hitastöðugleika, efnafræðilega tregðu og litlum tilkostnaði, orðið einn mikilvægasti hvatastuðningurinn og sniðmátefnið. Nákvæm stjórn á uppbyggingu þess skiptir sköpum til að auka árangur tengdrar tækni.
Gljúpt súrál er há-yfirborðs-súrálsefni með fjölmörgum litlum svitaholum sem veita aukið yfirborð og hvarfsvæði fyrir efnahvörf og aðsog. Það er almennt notað í hvata, aðsogsefni, aðskilnaðarefni, fylliefni, burðarefni og önnur forrit. Hægt er að stjórna svitaholastærð og dreifingu svitahola með ýmsum undirbúningsaðferðum til að mæta fjölbreyttum umsóknarkröfum.
Undirbúningsaðferðir fyrir porous súrál
Algengar aðferðir til að útbúa gljúpt súrál eru meðal annars útfelling, vatnshitamyndun, sól-gelvinnsla, fleytiaðferðir, rafgreiningaraðferðir, hörð sniðmát og mjúk sniðmát. Í mismunandi forritum nota þessar aðferðir yfirleitt yfirborðsvirk efni til að mynda micells sem sniðmát fyrir stýrða nýmyndun á mesoporous efni, þó að hver aðferð hafi sína sérstaka áherslu.
Úrkomuaðferð
Úrfellingaraðferðin felur í sér að bæta botnfalli við ólífræna álgjafa og stilla aðstæður eins og styrk hvarfefna, pH, hræringarham og þvottaleysi til að búa til gljúpt súrál með sérstökum formgerðum. Algengar álgjafar eru álsúlfat, álnítrat, álklóríð og hýdrat þeirra. Dæmigerð útfellingarefni eru ammoníakvatn, natríumhýdroxíð, ammóníumkarbónat, ammóníumbíkarbónat og ammóníumhýdroxíð. Eftir öldrun, þurrkun og brennslu fæst gljúpt súrál með æskilegri formgerð.
Vatnshitaaðferð
Vatnshitaaðferðin felur í sér að blandaðri lausn er sett í lokaðan reactor og notað háan-hita og háan-þrýstingsumhverfið til að stuðla að upplausn og endurkristöllun illa leysanlegra eða óleysanlegra efna. Með því að stjórna hvarftíma, hitastigi og samsetningu hvarfefnanna er hægt að útbúa gljúp súrálefni með mismunandi holastærðir, porosities og veggþykkt. Formgerð vatnshitamyndaðs gljúps súráls er nátengd vatnshitastigi, þrýstingi, rafstuðli, seigju og dreifingarstuðli lausnarinnar.
Sól-hlaupaðferð
Sol-gel aðferðin felur í sér að hita og blanda álsöltum og ammóníumsaltlausnum til að fá fyrst forvera sol-gel, fylgt eftir með áfengisþvotti, öldrun, þurrkun og brennslu til að mynda gljúpt súrál. Algeng álsölt eru álnítrat, álklóríð og hýdrat þeirra. Við undirbúning þarf vandlega stjórnun á pH og styrk blönduðu lausnarinnar til að fá einsleitt dreift, há-hreint gljúpt súrálduft.
Harður sniðmátsaðferð
Harða sniðmátunaraðferðin felur í sér að fylla forefni í fast sniðmát, fylgt eftir með ferli eins og upplausn, útdráttur, síun, þurrkun og brennslu til að búa til gljúpt súrál. Almennt notuð hörð sniðmát eru kísil, skipað mesoporous kolefni, trefjar, fjölliða örkúlur og fleira.
Mjúk sniðmátsaðferð
Mjúk sniðmát notar víxlverkanir milli sameinda eða innan sameinda (td vetnistengi og rafstöðueiginleikar) til að mynda agnir (fljótandi kristalla, blöðrur, micellur, örfleyti, sjálf-samsettar filmur osfrv.) með sérstökum byggingareinkennum meðan á efnahvarfinu stendur. Hvarfefni nota þessar einingar sem sniðmát til að búa til agnir með skilgreindri formgerð og uppbyggingu. Algengt mjúk sniðmát eru blokksamfjölliður, fjölliður, yfirborðsvirk efni, fléttuefni og loftbólur. Í samanburði við harða sniðmát er mjúka sniðmátsaðferðin einfaldari og beinari við að fjarlægja sniðmát og býður upp á fjölbreyttari sniðmátsgerðir.
Meðal þessara aðferða framleiðir úrkomuaðferðin gljúpt súrál með litlum tilkostnaði, en erfitt er að stjórna svitastærð þess og dreifingu og takmarkar þannig notkun þess til að útbúa gljúpan súrál með tilteknum holastærðum og dreifingu. Vatnshitaaðferðin er einföld í notkun, krefst stutts viðbragðstíma og býður upp á stillanlega porastærð og dreifingu, en gallar hennar eru meðal annars erfiðleikar við að stjórna formgerð vöru og þörf fyrir háþrýstingsskilyrði. Sol-gelaðferðin gefur af sér gljúpt súrál með stillanlegum holastærð og dreifingu, miklu sérstakt yfirborði og miklum gropleika, en undirbúningsferlið er tiltölulega fyrirferðarmikið og krefst langan viðbragðstíma. Harða sniðmátsaðferðin býður upp á stýranlega svitaholastærð og dreifingu vörunnar, en ókostir hennar eru meðal annars þörf fyrir skref til að fjarlægja sniðmát og erfiðleika við að endurvinna sniðmátsefni. Mjúka sniðmátunaraðferðin framleiðir gljúpt súrál með tiltölulega reglulegri kristalbyggingu, samtengdum svitaholarásum, samræmdri veggþykkt, endurnýjanleika og niðurbrjótanleika, nákvæmri stjórn á svitaholastærð og formgerð svitahola og góðan stöðugleika og endurgerðanleika, sem gerir það hentugt fyrir framleiðslu í stórum-skala.
Kristalsfasar súráls
Súrál er ódýrt og mikið notað ólífrænt efni með flókna uppbyggingu og marga kristalfasa, svo sem -Al₂O₃, -Al₂O₃, -Al₂O₃, δ-Al₂O₃, θ{4O} η-Al₂O₃, κ-Al₂O₃, χ-Al₂O₃ og ρ-Al₂O₃.
Gljúpt súrál er ólífrænt efni með framúrskarandi efna- og hitastöðugleika, venjulega fengið með því að hita-meðhöndla álhýdroxíð við tiltekið hitastig. Kristalbygging þess tekur reglulega umbreytingu með hækkandi hita-meðhöndlunarhita og mismunandi kristalfasar sýna verulegan mun á eðlisefnafræðilegum eiginleikum og stórsæja uppbyggingu.
-Al₂O₃
-Al₂O₃ hefur þríhyrnt kristalkerfi og er einnig þekkt sem korund. Það býr yfir mikilli grindarorku og er stöðugasti fasinn meðal allra súrálfjölliða. Þar af leiðandi sýnir það framúrskarandi eðlisefnafræðilega eiginleika eins og sýruþol, basaþol, hitaþol, mikla hörku og mikinn styrk og er mikið notað í keramik, yfirborðshlífðarhúð, eldföst efni, hvata og hvatastuðning, sjónefni og önnur svið.
-Al₂O₃
Í notkun á gljúpu súráli er -Al₂O₃, sem „virkjað súrál,“ mest notaði fasinn. Þessi áfangi hefur ekki aðeins vel-uppbyggingu svitahola, góðan vélrænan styrk og hæfilega súr staði, heldur sýnir hann einnig framúrskarandi peptization frammistöðu við súr aðstæður. Þess vegna er það ómissandi í iðnaðarferlum eins og jarðolíuhreinsun og Fischer-Tropsch myndun, sem gerir það að mjög verðmætu og -verðmæta- grunnefnafræðilegu efni.
Sem lykilhvatastuðningur hefur -Al₂O₃ áhrif á frammistöðu hvarfahvarfa fyrst og fremst í gegnum tvo þætti byggingareiginleika þess. Í fyrsta lagi hefur víxlverkunarstyrkur milli stuðnings og virku íhlutanna bein áhrif á dreifingarástand og rafræna uppbyggingu virku íhlutanna á yfirborðinu. Í öðru lagi ákvarðar eigin svitaholabygging burðarins massaflutnings- og dreifingarvirkni hvarfefna og afurða. Saman ákvarða þessir tveir þættir heildarviðbragðsvirkni hvatans.
ρ-Al₂O₃
ρ-Al₂O₃, vegna einstakrar nær-myndlausrar uppbyggingar, getur bæði þjónað sem grunnþáttur í hár-afkastamiklum eldföstum efnum og sem stuðningur í sértækum vetnunarhvörfum asetýlen. Það er háþróað bindiefni sem þróað hefur verið á síðasta áratug og hefur verið mikið notað vegna framúrskarandi eiginleika þess. Það býður upp á yfirburða háan-hitaþol, tæringarþol og rúmmálsstöðugleika samanborið við hreint kalsíumaluminatsement, sem gerir það gott í staðinn fyrir hið síðarnefnda. Við háan hita breytist það í -Al₂O₃. Að bæta við ρ-Al₂O₃ þjónar bæði sem bindiefni og sem-hágæða eldföst oxíð sjálft, með augljósum kostum.
δ-Al₂O₃
δ-Al₂O₃ hefur sérstakt gildi við aðskilnað frásogs og undirbúning hvata vegna einstakra yfirborðseiginleika.
κ-Al₂O₃
κ-Al₂O₃, með fínni kornastærð og einbeittri svitaholastærðardreifingu, hefur fundið mikilvæga notkun í háþróuðum eldföstum efnum og burðarkeramik.
Að auki tilheyra η-Al₂O₃ og -Al₂O₃, meðal umskiptasálefna, kubíska kristalkerfinu og hafa svipaðar svitabyggingarfæribreytur, en sá fyrrnefndi hefur meiri þéttleika Lewis-sýrustaða á yfirborði, sem sýnir yfirburða hvatavirkni í sýru-hvarfhvarfi eins og dímetýlmetanólafvötnun.