碱式碳酸铝的合成进展

碱式碳酸铝是铝的碱式碳酸盐，属于无固定单一分子式的无机化合物，常温下为白色无臭结晶粉末，几乎不溶于水，可溶于强酸。工业及实验室主流采用铝盐与碳酸盐复分解反应，可采用微波辅助法、尿素合成法制备高结晶度、多孔形貌的产品。

合成进展

Chang-Yan Cao等人采用微波辅助溶剂热法，仅用时5分钟制备出碱式碳酸铝Al(OH)CO3多孔纳米球，该制备方法反应快速、成本低廉且易于规模化生产。实验所用原料价格低廉、环境友好。该碱式碳酸铝纳米球比表面积高达484m²・g^-1，表面富含碳酸根官能团，吸附性能优异。在pH=7条件下，期对五价砷、六价铬的最大吸附容量分别可达170mg・g^-1和60mg・g^-1，显著优于多数同类纳米材料。实际应用测试表明，5mg该纳米材料可净化6kg五价砷污染水体，能将水体中五价砷浓度从100ppb降至10ppb以下。研究提出并验证了全新吸附机理:材料表面碳酸根与五价砷、六价铬物种之间发生离子交换作用[1]。

专利CA1191328A介绍了制备基本不含外来阴离子的碱式碳酸铝凝胶及勃姆石晶型纤维状一水合胶体氧化铝的方法。本发明公开一种制备工艺：根据所用反应物，在pH 5.5~7.0范围内制得基本不含外来阴离子的碱式碳酸铝凝胶；再采用弱酸对该凝胶进行水解，将其转化为高纯度、具有勃姆石晶格结构的纤维状一水合胶体氧化铝[2]。

L.H.Chagas等人采用商用勃姆石作为氧化铝多晶型的前驱体。为进行对比，另通过不同方法制备了三种前驱体。其中，使用过量尿素可制得结晶度极高的碱式碳酸铝。采用热分析、振动光谱及 X 射线粉末衍射对四种前驱体进行表征；同时利用²⁷Al魔角旋转核磁共振 表征铝离子的配位形态。将各前驱体在不同温度下煅烧，得到多种氧化铝晶相，并结合XRD与²⁷Al MAS NMR对其结构进行分析。鉴于该材料在催化剂载体领域的应用价值，本研究重点考察γ-氧化铝晶相，除结构表征外，还对其织构性质进行了测试。研究结果表明：采用不同合成路线、配合相同煅烧工艺，可制得化学组成一致，但结构与织构性能存在差异的材料；而上述性能差异会显著影响负载型催化剂的使用效果[3]。

参考文献

[1] Chang-Yan Cao, Ping Li, Jin Qu. High adsorption capacity and the key role of carbonate groups for heavy metal ion removal by basic aluminum carbonate porous nanospheres[J]. Journal of Materials Chemistry: An Interdisciplinary Journal dealing with Synthesis, Structures, Properties and Applications of Materials, Particulary Those Associated with Advanced Technology,2012,22(37):19898-19903. DOI:10.1039/c2jm34138g.

[2] BEEKMAN, STEWART M.. PROCESS FOR PREPARING BASIC ALUMINUM CARBONATE GELS SUBSTANTIALLY FREE FROM FOREIGN ANIONS AND FIBROUS COLLOIDAL ALUMINA MONOHYDRATE OF A BOEHMITE CRYSTAL LATTICE STRUCTURE:CA426349A[P]. 1985-08-06.

[3] L.H. Chagas, G.S.G. De Carvalho, R.A.S. San Gil, et al. Obtaining aluminas from the thermal decomposition of their different precursors: An ~(27)A1 MAS NMR and X-ray powder diffraction studies[J]. Materials Research Bulletin: An International Journal Reporting Research on Crystal Growth and Materials Preparation and Characterization,2014,49(Jan.):216-222.