Mestring af skræddersyet design af aluminium nanomaterialer

Uanset om det er til energianvendelser eller håndtering af atomaffald, industriel forarbejdning af aluminium kræver forståelse for dets adfærd i stærkt alkaliske løsninger. Behandling af opslæmninger og bundfald (typisk gibbsit, α-Al(OH) ₃ ) fra disse opløsninger hjælpes ved at kontrollere formen af ​​bittesmå partikler, der produceres. Forskere ved IDREAM Energy Frontier Research Center, finansieret af DOE's Office of Science, Grundlæggende energividenskab, udviklet en syntesevej. Forskerne udtænkte ruten baseret på enkle, rationelle designprincipper. Med det, holdet producerede meget ensartede gibbsite nanoplader med optimalt udbytte.

Gibbsite er en vigtig malm af aluminium. Malmen forarbejdes i industriel skala i applikationer lige fra transport til energitransmission til højradioaktivt affaldsbehandling. Typisk forarbejdning er energikrævende. Teamets arbejde giver en metode, der er omkostningseffektiv og mere miljøvenlig end andre tilgange.

Gibbsite (α-Al(OH) ₃ ) er et vigtigt naturligt og industrielt materiale, der bruges i en lang række energianvendelser, og er en væsentlig bestanddel af noget af det højaktive nukleare affald, der opbevares i store mængder på Hanford-stedet, Washington, USA., og ved Savannah River Site, South Carolina, U.S.A. Forarbejdning i industriel skala af disse materialer kræver en forståelse af deres adfærd i stærkt alkaliske opløsninger (ofte kaldet Bayer-væsker); behandling af opslæmninger og bundfald fra disse væsker lettes ved at kontrollere den nanopartikulære gibbsitmorfologi.

IDREAM -teamet har udviklet en hydrotermisk uorganisk synteserute, der er baseret på enkel, rationelle designprincipper, og fører til meget ensartede hexagonale nanoplader inden for et basalplandiameterområde på 200 til 400 nm. Synkrotron-baseret røntgenabsorptionsspektroskopi for både aluminium og oxygen afslører, at aluminiumskoordinationen i det ideelle materiale er en forvrænget oktaedrisk geometri med oxygenatomer ved to, diskrete afstande fra det centrale aluminiumatom.