Nhơm oxit: trong thiên nhiên có nhiều dạng thù hình (đa hình) nhưng
ba dạng quan trọng nhất là alpha (α), theta (θ) và gamma (γ). Trong ba dạng thù hình chính, α-nhôm oxit là dạng bền nhiệt nhất với nhiệt độ nóng chảy lên tới khoảng 2051 oC, các dạng cịn lại là những dạng giả bền.
Bảng 1.3. Một vài thông số vật lý của α, θ và γ-nhôm oxit.
Thông số vật lý α-nhôm oxit θ-nhôm oxit γ-nhôm oxit
Khối lượng riêng (kg/m3) 3980 - 3990 3560 - 3600 3200 - 3700
Suất đàn hồi (GPa) 409 - 441 - -
Độ cứng (GPa) 28 - -
Hệ số biến đổi thể tích (GPa) 239 - -
Năng lượng vùng cấm (eV) 8,8 7,4 -
Nhiệt độ nóng chảy (oC) 2051 θ → α: 1050 γ → δ: 700 - 800
γ- nhôm oxit thường được sử dụng làm chất mang xúc tác do có năng
lượng bề mặt nhỏ, diện tích bề mặt lớn (100 - 250 m2/g) và thể tích mao quản lớn (0,3 - 1,0 cm3/g). Các hệ xúc tác trên nền γ-nhôm oxit được sử dụng rộng rãi trong nhiều q trình cơng nghiệp như hydro desulfur hóa, hốn vị, cracking. Tính axit-bazơ của γ-nhơm oxit tùy thuộc vào phối trí của nhơm, mức độ dehydrate-dehydroxyl hóa, tác nhân biến tính, điều kiện phản ứng và phương pháp xử lí sau tổng hợp [18].
Hình 1.14. Hai loại tâm axit trên bề mặt γ-nhơm oxit.
Biến tính γ-Al2O3
Nhơm oxit, đặc biệt là dạng γ, thường được sử dụng làm chất mang xúc tác trong cơng nghiệp do diện tích bề mặt riêng lớn và có thể tạo thành dễ dàng mà khơng cần dùng tới chất kết dính.
Phương pháp biến đổi cấu trúc và hoạt tính của nhơm oxit bằng các kim loại như Fe, Mn, Zn đã và đang được nghiên cứu nhiều, đặc biệt là trong lĩnh vực xúc tác. Q trình biến tính bằng kim loại làm thay đổi kết cấu mạng tinh thể của nhôm oxit: xảy ra sự thay thế đồng hình ngun tử nhơm bởi các kim
loại khác hoặc có sự hình thành pha spinel trên bề mặt. Những biến đổi đó ảnh hưởng đến hoạt tính của xúc tác, đặc biệt là lực axit.