Cấu trúc của nhôm ôxit được xây dựng từ các đơn lớp của các quả cầu bị bó chặt. Lớp này có dạng tâm đối mà ở đó mọi ion O2- được định vị ở vị trí 1 như hình 1. 1. Lớp tiếp theo được phân bố trên lớp thứ nhất, ở
25
đó tất cả những quả cầu thứ hai nằm ở vị trí lõm sâu của lớp thứ nhất như hình vẽ (vị trí 2). Lớp thứ 3 có thể được phân bố ở vị trí như lớp thứ nhất, và tiếp tục như vậy thứ tự phân bố của kiểu cấu trúc này là: 1,2; 1,2 …hoặc được phân bố trên những hố sâu khác của lớp thứ nhất vị trí 3, còn lớp thứ 4 lại được phân bố như vị trí 1, thứ tự phân bố của cấu trúc này: 1,2,3; 1,2,3…
Hình 1.11. Cấu trúc khối của nhôm oxit
Vị trí của các ion Al3+: Các cation Al3+ nhất thiết được phân bố trong không gian giữa các lớp bó chặt anion. Lỗ hổng duy nhất mà ion Al3+ có thể phân bố là ở giữa 2 lớp. Khả năng, các ion Al3+ nằm ở vị trí trên lỗ hổng tứ diện hoặc nằm ở vị trí tâm bát diện. Xét lớp oxy thứ hai của oxit trong vị trí 2 phân bố trên Al3+. Nếu tiếp tục sắp xếp bằng phương pháp này: O2-, Al3+, O2-,và Al3+ trong sự bó chặt lục giác như trường hợp thì thấy rằng có bao nhiêu vị trí dành cho cation thì có bấy nhiêu vị trí dành cho O2- ở lớp anion. Sự bố trí này không thoả mãn tính trung hoà điện tích. Để thoả mãn độ trung hoà điện tích thì cần thiết trống 1 trong 3 vị trí của cation. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
27
toàn từ các ion O2- và các lỗ trống anion. Nhiều tính chất của chúng khác hẳn với nhôm ôxit khác.
Bề mặt riêng của nhôm oxit: Thông thường diện tích bề mặt riêng của nhôm oxit khoảng từ 100-300 m2/g. Diện tích bề mặt riêng của g-Al2O3 khoảng từ 150-280 m2/g còn diện tích bề mặt riêng của a- Al2O3 rất bé chỉ khoảng vài m2/g. g-Al2O3 là một loại vật liệu có mao quản trung bình, từ trước đến nay có rất ít những chất xúc tác mang trên chất mang Al2O3 có diện tích bề mặt lớn hơn 300 m2/g.
Theo Lippen, Bayerit và Gibbsit ban đầu có diện tích bề mặt riêng thấp khoảng 3-5 m2/g, trái lại dạng gel Boehmite có thể có diện tích bề mặt riêng lớn. g-Al2O3 đi từ gel Boehmite có diện tích bề mặt riêng khoảng 280-325 m2/g, dạng d-Al2O3 và q-Al2O3 cũng được tạo thành từ dạng gel Boehmite và có diện tích bề mặt trong khoảng 100-150 m2/g. Dạng Al2O3 có diện tích bề mặt lớn có thể đi từ Gibbsit và phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian nung, diện tích bề mặt có thể đạt tới 300 m2/g. a- Al2O3 có diện tích bề mặt lớn có thể được điều chế bằng phương pháp nung gel Boehmite ở 10000C trong một khoảng thời gian nhất định.
Tính acid của nhôm oxit: Trên bề mặt nhôm oxit hydrat hoá toàn phần, tồn tại một số tâm acid Bronsted do có nhóm OH - [23, 21]. Bề mặt của d-Al2O3 và q-Al2O3 có tâm acid Lewis, không có tâm Bronsted, h- Al2O3 và g-Al2O3, phụ thuộc vào mức độ dehydrat hoá có cả hai loại tâm acid. Nói chung nhôm oxit và nhôm hydroxit hoá không biểu hiện tính acid mạnh. Chính vì vậy oxit nhôm rất thích hợp làm chất mang cho phản ứng khử lưu huỳnh của nhiên liệu bởi vì chất mang có tính acid cao sẽ thúc đẩy các phản ứng cracking tạo cốc, cặn các bon làm giảm hoạt tính và thời gian sống của xúc tác.
28