Vai aktivizēts alumīnija oksīda vadošs?

Aktivizēts alumīnija oksīdsir neaizstājams adsorbents un katalizatora atbalsts ķīmiskās, vides un enerģijas nozarē. Tas bieži rada jautājumu: vai aktivētais alumīnija oksīds vada elektrību? Atbilde nav vienkārša "jā" vai "nē", bet drīzāk ir atkarīga no tā stāvokļa un vides.

Tiešā atbilde ir šāda: tīrs, sauss aktivēts alumīnija oksīds pats ir lielisks elektriskais izolators un nevada elektrību.

IApvidū Kāpēc aktivizēts alumīnija oksīds pēc būtības nav - vadošs?

Aktivizētais alumīnija oksīds ir porains, ļoti izkliedēts ciets materiāls, ķīmiski ir alumīnija oksīda forma. Balstoties uz joslu teoriju, alumīnija oksīdam ir ļoti plaša joslas sprauga, kas ir pat ~ 8-9 eV. Tas nozīmē, ka istabas temperatūrā elektroni tās valences joslā cīnās, lai iegūtu pietiekami daudz enerģijas, lai pārietu uz vadīšanas joslu, neļaujot veidot brīvi mobilos lādiņus (elektronus vai caurumus). Līdz ar to tā iekšējā vadītspēja ir ārkārtīgi zema, padarot to par tipisku izolatoru.

IiApvidū Kādos apstākļos aktivizētais alumīnija oksīda ir vadītspēja?

Lai arī tīrs aktivizēts alumīnija oksīds nav - vadošs, tas var uzrādīt zināmu vadītspēju noteiktos apstākļos vai to izmantot vadītspējīgiem kompozītmateriāliem. Tas galvenokārt ir saistīts ar šādiem faktoriem:

1. Adsorbētas vielas (galvenais iemesls)

Aktivētā alumīnija oksīda galvenās īpašības ir tā lielais virsmas laukums un spēcīgā adsorbcijas spēja. Tas var adsorbēt ūdens molekulas un dažādas vides ķīmiskas vielas.

Adsorbēts ūdens (h₂o): kad ir adsorbēts, ūdens molekulas veido plānu ūdens plēvi uz alumīnija oksīda virsmas. Šajā ūdens plēvē ir pēdējais h⁺ un oh⁻ jonu daudzums (ūdens autoionizācijas dēļ). Kad aktivizētais alumīnija oksīda ir pakļauts mitrumam, šī jonu ūdens plēve nodrošina jonu vadīšanas ceļu, ievērojami palielinot tā virsmas vadītspēju. Kad tas ir rūpīgi izžuvis, tā izolācijas īpašības atgriežas.

Adsorbēti citi elektrolīti: ja aktivizēti alumīnija oksīda adsorbi elektrolīti, piemēram, sāļi, skābes un vides bāzes vai citi avoti, šīs vielas arī jonizēs un atbrīvos jonus, vēl vairāk uzlabojot tās jonu vadītspēju.

2. Piemiesu dopings

Ja sagatavošanas procesā tiek ieviesti daži metāla jonu piemaisījumi (piemēram, Na⁺ un Fe⁺) vai tiek apstrādāti -, šie piemaisījumi var ieviest defektu līmeni alumīnija oksīda kristāla režģī, samazinot tā pretestību zināmā mērā, bet parasti vēl tālu no vadītāja līmeņa.

3. kā kompozītmateriālu sastāvdaļa

Tas ir visizplatītākais aktivizētā alumīnija oksīda pielietojums, kas saistīts ar "vadītspēju". Lai arī tas pēc būtības nav vadošs, to var izmantot šādi:

Katalizatora atbalsts: katalītiski aktīvie dārgmetāli (piemēram, PT un PD) vai metāla oksīdi tiek ielādēti uz lielā aktivētā alumīnija oksīda virsmas laukuma. Šie aktīvie komponenti parasti ir vadoši vai pusvadoši, padarot visu katalizatora daļiņu vadību makroskopiskā mērogā.

Litija akumulatora atdalītāja pārklājums: augstā - veiktspējas litijs - jonu baterijās separatoram tiek uzklāts īpaši plāns aktivētā alumīnija oksīda vai cita keramikas materiāla slānis. Šis alumīnija oksīda slānis joprojām ir izolēts; Tās mērķis ir uzlabot separatora siltuma pretestību, mehānisko izturību un elektrolītu mitrumu, novēršot īsās ķēdes starp pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem, nevis veikt elektrību. Tas ļauj litija joniem iziet cauri jonu vadīšanai, bet tas arī nodrošina elektronisku izolāciju.

III. Kopsavilkums

Kopsavilkumā,Aktivizēts alumīnija oksīdsir izolators tā lielajā daļā. Mēs parasti pieņemam, ka tas nav - vadošs. Jebkura vadītspējīga uzvedība, ko tā izrāda, ir saistīta ar virsmas adsorbciju vai kā kompozītmateriāla sastāvdaļu.