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研究生:黃紘筠
研究生(外文):Hung-Yun Huang
論文名稱:前導物為gibbsite的kappa-→alpha-Al2O3相轉換晶徑變化與粒體發育現象
指導教授:顏富士顏富士引用關係
指導教授(外文):Fu-Su Yen
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:資源工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:63
中文關鍵詞:三水鋁石
外文關鍵詞:Gibbsite
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  gibbsite (三水鋁石)一直為工業上產氧化鋁的重要原料,其來源豐富價格低廉。但一般由市面上得到的 gibbsite粒體較大,經煆燒後即使進行研磨也難獲得奈米級 alpha-Al2O3粉末。此一認知,是為市場上還無以gibbsite生產奈米級 alpha-Al2O3粉末之原因。本研究以 gibbsite為前導物,觀察 kappa□- → alpha-Al2O3 相轉換時 kappa□-及 alpha-Al2O3 晶粒成長行為與粉體發育變化的情形,探討是否有以 gibbsite 產得奈米 alpha-Al2O3粉末之可能。研究發現由 gibbsite 相變而來的 kappa□- Al2O3 晶粒有成長為條狀的特性並在 c□軸截面徑存在相變臨界晶徑~ 40 nm。而初生的 alpha-Al2O3 晶粒形態與 kappa-Al2O3相似並快速聚合成長~ 60 nm同時呈方向性成長為平行條狀結構。爾後 alpha-Al2O3 才發生蠕蟲狀結構。另外,相變過程中 kappa□-及 alpha-Al2O3均呈現gibbsite的假型,因此 alpha-Al2O3侷限在假型粒體內發生蠕蟲狀結構並不影響原始粒徑分佈。由實驗結果評估:如有奈米級之 gibbsite即可生產奈米 alpha-Al2O3粉末,且可能由此發展條狀 alpha-Al2O3粉末。
  Gibbsite is clearly the most important raw materials for preparing alumina powders in the industry, because of the abundant content and low price. Alumina powders can be obtained by calcining gibbsite. But particle size of gibbsite-derived alpha-Al2O3 is always too coarse to attain nano-scale alumina powders even through extremely grinding.
This present work try to utilize gibbsite as a precursor to investigate the transformation of kappa- → alpha -Al2O3, and observe the growth characteristic of kappa-and alpha -Al2O3 crystallites and the crystallites habit evolution during kappa- → alpha -Al2O3 phase transformation. It was found gibbsite-derived kappa- Al2O3 exist wicker-like crystallites whose cross-sectional diameters of c axis have critical size ~ 40 nm.
  The morphology of alpha-Al2O3 crystallite was the same with kappa-Al2O3 crystallite. It was noted that the crystallite growth of alpha-Al2O3 was carried out until cross-sectional diameter of that grew to ~ 60 nm and formed parallel structure. Thereafter, finger-growth of alpha-Al2O3 occurred. The entire process of transfor-mation showed the pseudomorph of kappa- and alpha-Al2O3 after gibbsite. Therefore, finger-growth of alpha-Al2O3 took place in gibbsite’s particle. And the particle size distributions of various alpha-Al2O3 content samples almost unchanged.
  In conclusion, the results indicated that the possibility of producing nano-scale alumina powders was based on the nano-scale gibbsite particles, and the wicker-like alpha- Al2O3 powders can be developed by wicker-like kappa-Al2O3 crystallites.
摘要I
AbstractII
致謝III
目錄IV
圖目錄VII
表目錄X
附錄XI
第一章 緒論1
1.1前言1
1.2研究目的2
第二章 理論基礎與前人研究3
2.1三水鋁石gibbsite與之過渡相3
2.1.1三水鋁石之結構3
2.1.2過渡相氧化鋁4
2.2晶體之相轉換6
2.2.1相轉換分類6
2.2.2古典成核理論8
2.3theta- → alpha-Al2O3 相轉換觀察9
2.4假型與類構造反應11
2.4.1 類構造反應11
2.4.2 假型與假型的分類11
2.4.3 氧化鋁中的假型相轉換12
第三章 實驗步驟及方法20
3.1起始粉末製備20
3.1.1由 gibbsite 獲得 kappa-Al2O3 粉末.20
3.1.2起始 kappa-Al2O3粉末之粒徑分佈20
3.2實驗步驟與設計20
3.2.1觀察kappa- → alpha-Al2O3 之晶徑變化及粉粒體發育現象20
3.2.2觀察假型相轉換對粒徑分佈的影響.21
3.3特性分析21
3.3.1煆燒粉末結晶相鑑定分析21
3.3.2晶徑分析22
3.3.3比表面積特性分析22
3.3.4粒徑分佈測定分析23
3.3.5熱差反應分析23
3.3.6 □-生成量定量分析23
3.3.7顯微結構分析23
第四章 結果與討論29
4.1以 gibbsite 製備 kappa-Al2O3粉末29
4.1.1 gibbsite 的DTA熱差分析29
4.1.2 熱處理gibbsite及gibbsite→kappa-Al2O3 morphology變化29
4.1.3 kappa-Al2O3粉末之XRD及BET分析29
4.2 kappa-Al2O3 粉末之 DTA 熱差分析34
4.3kappa- → alpha- Al2O3的相轉換及晶徑/粒徑成長變化.37
4.3.1 相轉換過程中 kappa- 及 alpha-Al2O3 晶徑變化37
4.3.2 相轉換過程中比表面積值變化37
4.3.3 TEM/SEM觀察到的 kappa-Al2O3晶粒的成長40
4.4□□□kappa- → alpha-Al2O3 相變臨界條件44
4.5 alpha-Al2O3 的成長50
4.5.1 alpha-Al2O3晶粒的成長50
4.5.2 gibbsite → alpha-Al2O3的假型相轉換50
4.6 kappa-□→ alpha-Al2O3 相變的過程與製備奈米 alpha-Al2O353
第五章 結論55
參考文獻56
Appendix Ⅰ60
Appendix Ⅱ61
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