การควบคุมสัณฐานวิทยาและขนาดของอลูมินาขึ้นอยู่กับการควบคุมสารตั้งต้น สารเติมแต่ง สภาวะของปฏิกิริยา (อุณหภูมิ/pH/เวลา) อย่างแม่นยำ และหลังการประมวลผล-ระหว่างการเตรียม วิธีการต่างๆ สามารถบรรลุการสังเคราะห์ทิศทางของโครงสร้างที่หลากหลาย ตั้งแต่อนุภาคนาโนไปจนถึงแผ่นขนาดไมครอน ทรงกลม และเส้นใย
1. การคัดเลือกสารตั้งต้นและวิธีการเตรียมจะกำหนดลักษณะทางสัณฐานวิทยาพื้นฐาน
เส้นทางสังเคราะห์ที่แตกต่างกันจะกำหนดรูปแบบการเติบโตเริ่มแรกและลักษณะโครงสร้างของอลูมินา:
วิธีการตกตะกอน: โดยการควบคุมอัตราส่วนของเกลืออะลูมิเนียม (เช่น อะลูมิเนียมไนเตรต) ต่อสารตกตะกอน (แอมโมเนีย แอมโมเนียมไบคาร์บอเนต) และอัตราการป้อน ทำให้สามารถควบคุมอัตราการเกิดนิวเคลียสได้ ส่งผลให้อนุภาคทรงกลมมีขนาดเท่ากันหรือใกล้เคียง- ตัวอย่างเช่น การตกตะกอนอย่างรวดเร็วส่งเสริมการก่อตัวของอนุภาคขนาดเล็ก ในขณะที่การเติมแบบหยดอย่างช้าๆ ส่งเสริมการเติบโตของผลึกตามลำดับ
วิธีโซล-เจล: การใช้ไฮโดรไลซิสและการควบแน่นของอะลูมิเนียมอัลคอกไซด์ (เช่น อะลูมิเนียมไอโซโพรพิกไซด์) ความบริสุทธิ์สูง- มีความละเอียดมาก และ-นาโนที่กระจายตัวได้ดี- สามารถเตรียมได้โดยการปรับ pH ประเภทของตัวทำละลาย และอุณหภูมิของไฮโดรไลซิส โดยทั่วไปสภาวะที่เป็นกรดจะยับยั้งการเกิดนิวเคลียสอย่างรวดเร็ว ซึ่งเอื้อต่อการก่อตัวของอนุภาคทรงกลมที่สม่ำเสมอ
วิธีไฮโดรเทอร์มอล/โซลโวเทอร์มอล: ในหม้อนึ่งความดันแบบปิด การควบคุมโครงสร้างหนึ่ง-หรือสอง-มิติ เช่น แท่งนาโนและนาโนชีตได้อย่างแม่นยำ สามารถทำได้โดยการปรับอุณหภูมิของปฏิกิริยา (120–220 องศา ) เวลาในการคงตัว และสารเติมแร่ธาตุ (NaOH) ตัวอย่างเช่น การขยายเวลาการกักเก็บจะช่วยให้คริสตัลเติบโตเป็นพิเศษตามระนาบคริสตัลเฉพาะ โดยก่อตัวเป็นโครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายเข็ม-หรือแผ่น-
วิธีเกลือหลอมเหลว: การใช้เกลือคลอไรด์หรือซัลเฟตเป็นตัวกลางในการทำปฏิกิริยา ปฏิกิริยาจะดำเนินการที่ 400–900 องศา เกลือหลอมเหลวไม่เพียงแต่ลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาเท่านั้น แต่ยังจำกัดการเติบโตของผลึกแอนไอโซทรอปิกอย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย การศึกษาพบว่าการเพิ่ม Zn²⁺ สามารถกระตุ้นให้เกิดผลิตภัณฑ์คล้ายแผ่นหกเหลี่ยม- ในขณะที่ Ti⁴⁺ จะเปลี่ยนแนวโน้มการเติบโต โดยเป็นการเพิ่มความหนา
2. การควบคุมที่แม่นยำผ่านสารเติมแต่งและสารลดแรงตึงผิว
ตัวเร่งการเจริญเติบโตของคริสตัล: การเติมที่เหมาะสมสามารถปรับปรุงความสม่ำเสมอของอนุภาคได้อย่างมาก ตัวอย่างเช่น การเติมสารเติมแต่งอินทรีย์จำเพาะลงในระบบตกตะกอนแอมโมเนียมไบคาร์บอเนตจะทำให้ได้อนุภาคอลูมินาหกเหลี่ยมที่มีขนาด 1–2 μm และมีรูปร่างสม่ำเสมอ โดยมีพื้นที่ผิวจำเพาะประมาณ 2 ตารางเมตร/กรัม
สารลดแรงตึงผิว: CTAB, PEG ฯลฯ สามารถดูดซับบนพื้นผิวคริสตัลที่เฉพาะเจาะจง ยับยั้งการเจริญเติบโตและควบคุมลักษณะทางสัณฐานวิทยาขั้นสุดท้าย การใช้ CTAB และ PEG ภายใต้สภาวะที่เป็นกรดจะทำให้ได้อลูมินาลาเมลลาร์ที่มีขนาดสม่ำเสมอมากขึ้น ในขณะที่ SDBS อาจทำให้เกิดนิวเคลียสทุติยภูมิ ซึ่งส่งผลต่อความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์
สารสร้างรูพรุน/ตัวขยายรูพรุน: สารอินทรีย์ เช่น แป้ง PEG และคาร์บอนแบล็ก หลังจากการเผา จะสูญเสียรูขุมขน สร้างโครงสร้างรูพรุนที่ควบคุมได้ เหมาะสำหรับการเตรียมไมโครสเฟียร์ทรงกลมหรือรูพรุนแบบกลวง ปรับปรุงพื้นที่ผิวจำเพาะและประสิทธิภาพการถ่ายโอนมวล
