آیا آلومینا فعال شده رسانا است؟

آلومینه فعال شدهپشتیبانی جاذب و کاتالیزور ضروری در صنایع شیمیایی ، محیطی و انرژی است. این اغلب این سؤال را ایجاد می کند: آیا آلومینا فعال شده برق را انجام می دهد؟ پاسخ یک "بله" یا "نه" ساده نیست ، بلکه به وضعیت و محیط آن بستگی دارد.

پاسخ ساده این است: آلومینای فعال و خالص و خشک خود یک عایق الکتریکی عالی است و برق را انجام نمی دهد.

Iبشر چرا آلومینا فعال شده ذاتاً غیر- رسانا است؟

آلومینا فعال شده یک ماده جامد متخلخل و بسیار پراکنده است که از نظر شیمیایی نوعی اکسید آلومینیوم است. براساس تئوری باند ، آلومینا دارای شکاف باند بسیار گسترده ای است ، به اندازه 8-9 پوند ولت. این بدان معناست که در دمای اتاق ، الکترون های موجود در باند Valence برای دستیابی به انرژی کافی برای انتقال به باند هدایت ، جلوگیری می کنند و از تشکیل حامل های بار آزاد متحرک (الکترون یا سوراخ) جلوگیری می کنند. در نتیجه ، هدایت ذاتی آن بسیار کم است و آن را به یک عایق معمولی تبدیل می کند.

دومبشر در چه شرایطی آلومینا فعال شده هدایت را نشان می دهد؟

اگرچه آلومینای فعال خالص غیر- رسانا است ، اما می تواند تحت شرایط خاصی برخی از رسانایی ها را نشان دهد یا در مواد کامپوزیت رسانا مورد استفاده قرار گیرد. این در درجه اول به دلیل عوامل زیر است:

1. مواد جذب شده (دلیل اصلی)

خصوصیات اصلی آلومینای فعال شده مساحت بزرگ آن و ظرفیت جذب قوی است. این می تواند مولکول های آب و مواد شیمیایی مختلف را از محیط جاذب کند.

آب جذب شده (H₂O): هنگامی که جذب می شوند ، مولکول های آب یک فیلم آب نازک را روی سطح آلومینا تشکیل می دهند. این فیلم آب حاوی مقادیر اثری از یون های H⁺ و OH⁻ (به دلیل اتمونیزاسیون آب) است. هنگامی که آلومینا فعال در معرض رطوبت قرار می گیرد ، این فیلم آب یونی مسیری را برای هدایت یونی فراهم می کند ، و به طور قابل توجهی هدایت سطح آن را افزایش می دهد. پس از خشک شدن کامل ، خصوصیات عایق آن باز می گردد.

جذب الکترولیت های دیگر: اگر آلومینا فعال شده الکترولیت هایی مانند نمک ، اسیدها و پایه های محیط زیست یا منابع دیگر را جذب می کند ، این مواد نیز یونیزاسیون و آزاد می شوند و باعث افزایش بیشتر هدایت یونی آن می شوند.

2. دوپینگ ناخالصی

اگر برخی از ناخالصی های یونی فلزی (مانند Na⁺ و Fe⁺) در طی فرآیند آماده سازی یا پردازش- معرفی شوند ، این ناخالصی ها ممکن است سطح نقص را در شبکه کریستال آلومینا معرفی کنند و مقاومت آن را تا حدی کاهش دهند ، اما به طور کلی هنوز از سطح یک هادی دور هستند.

3 به عنوان یک مؤلفه در مواد کامپوزیت

این رایج ترین کاربرد آلومینای فعال مربوط به "هدایت" است. اگرچه ذاتاً رسانا نیست ، اما می توان از آن به عنوان:

پشتیبانی کاتالیزور: فلزات گرانبهای کاتالیستی فعال (مانند PT و PD) یا اکسیدهای فلزی بر روی سطح بزرگ آلومینای فعال بارگذاری می شوند. این مؤلفه های فعال به طور معمول رسانا یا نیمه هادی هستند و کل ذرات کاتالیزور را در مقیاس ماکروسکوپی رسانده می کنند.

پوشش جداکننده باتری لیتیوم: در باتری های یونی لیتیوم - عملکرد لیتیوم- ، یک لایه بسیار نازک از آلومینا فعال شده یا سایر مواد سرامیکی برای جداکننده اعمال می شود. این لایه آلومینا هنوز عایق است. هدف آن بهبود مقاومت در برابر حرارت جداکننده ، استحکام مکانیکی و مرطوب کننده الکترولیت ، جلوگیری از مدارهای کوتاه بین الکترودهای مثبت و منفی است و نه اینکه برق را انجام دهد. این اجازه می دهد تا یونهای لیتیوم از هدایت یونی عبور کنند ، اما عایق الکترونیکی را نیز فراهم می کند.

iii خلاصه

به طور خلاصه ،آلومینه فعال شدهعایق به صورت عمده است. ما به طور کلی فرض می کنیم که غیر- رسانا است. هر رفتار رسانا که آن را به نمایش می گذارد به دلیل جذب سطح یا به عنوان بخشی از یک ماده کامپوزیت است.