Az aktivált alumínium -oxid vezetőképes?

Aktivált alumínium -oxidnélkülözhetetlen adszorbens és katalizátor támogatás a vegyi, környezeti és energiaiparban. Ez gyakran felveti a kérdést: az aktivált alumínium -oxid vezet -e villamos energiát? A válasz nem egy egyszerű "igen" vagy "nem", hanem az államtól és a környezettől függ.

Az egyértelmű válasz a következő: maga a tiszta, száraz aktivált alumínium -oxid kiváló elektromos szigetelő, és nem vezet villamos energiát.

I- Miért van az aktivált alumínium -oxid, természetéből adódóan nem - vezetőképes?

Az aktivált alumínium -oxid egy porózus, nagyon diszpergált szilárd anyag, kémiailag egy alumínium -oxid formája. A zenekar elmélete alapján az alumínium-oxidnak nagyon széles sávú rése van, akár ~ 8-9 eV. Ez azt jelenti, hogy szobahőmérsékleten a valencia sávjában lévő elektronok küzdenek ahhoz, hogy elegendő energiát szerezzenek a vezetőképes sávba való áttéréshez, megakadályozva a szabadon mozgó töltőhordozók (elektronok vagy lyukak) kialakulását. Következésképpen a belső vezetőképessége rendkívül alacsony, így tipikus szigetelővé teszi.

II.- Milyen körülmények között mutatkozik az aktivált alumínium -oxid?

Noha a tiszta aktivált alumínium -oxid nem - vezetőképes, bizonyos körülmények között vezetőképességet mutathat, vagy vezetőképes kompozit anyagokban is felhasználható. Ez elsősorban a következő tényezőknek köszönhető:

1. Adszorbeált anyagok (az elsődleges ok)

Az aktivált alumínium -oxid alapvető tulajdonságai a nagy felület és az erős adszorpciós képesség. Adszorbeírhatja a vízmolekulákat és a különféle vegyi anyagokat a környezetből.

Adszorbeált víz (H₂O): Ha adszorbeál, a vízmolekulák vékony vízfilmet képeznek az alumínium -oxid felületén. Ez a vízfilm nyom mennyiségét tartalmazza a H⁺ és az OH⁻ -ionok (a víz autoionizációja miatt). Amikor az aktivált alumínium -oxid nedvességnek van kitéve, ez az ionos vízfilm utat biztosít az ionvezetéshez, ami jelentősen növeli a felszíni vezetőképességét. Az alapos szárítás után a szigetelő tulajdonságai visszatérnek.

Adszorbeált más elektrolitok: Ha az aktivált alumínium -oxid az elektrolitokat, például a sókat, savakat és a környezetből származó bázisokat vagy más forrásokból adszorbítja, ezek az anyagok ionizálnak és felszabadítják az ionokat, tovább javítva az ionvezetőképességét.

2. szennyeződés doppingja

Ha bizonyos fémionok szennyeződéseit (például Na⁺ és Fe⁺) vezetik be az előkészítési folyamat során, vagy a - feldolgozás utáni feldolgozás után ezek a szennyeződések hibaszinteket vezethetnek be az alumínium -oxid kristályrácsban, bizonyos mértékben csökkentve annak ellenállását, de általában még mindig messze a vezető szintjétől.

3. Kompozit anyagok alkotóelemeként

Ez az aktivált alumínium -oxid leggyakoribb alkalmazása a "vezetőképességhez". Bár ez nem természetesen vezetőképes, felhasználható:

Katalizátor támogatás: A katalitikusan aktív nemesfémeket (például PT és PD) vagy fém -oxidokat az aktivált alumínium -oxid nagy felületére töltik be. Ezek az aktív komponensek általában vezetőképesek vagy félvezető, így a teljes katalizátor részecske makroszkopikus skálán vezet.

Lítium akkumulátor -elválasztó bevonat: Magas - teljesítményű lítium - ion akkumulátorokban egy rendkívül vékony réteg aktivált alumínium -oxidot vagy más kerámia anyagot alkalmazunk az elválasztóra. Ez az alumínium -oxidréteg még mindig szigetelődik; Célja az elválasztó hőállóságának, a mechanikai szilárdságának és az elektrolit nedvesíthetőségének javítása, megakadályozva a pozitív és a negatív elektródok közötti rövid áramköröket, nem pedig az áramot. Ez lehetővé teszi a lítium -ionok számára, hogy áthaladjanak az ionvezetésen, de elektronikus szigetelést is biztosítanak.

Iii. Összefoglalás

Összefoglalva:aktivált alumínium -oxidegy szigetelő a tömegében. Általában azt feltételezzük, hogy nem - vezetőképes. Bármely vezetőképes viselkedés, amelyet bemutat, a felszíni adszorpciónak vagy a kompozit anyag részeként.