Svepelektronmikroskopbilder av gibbsit syntetiserad vid olika pH-värden:(a) 1; (b) 3; (c) 5; (d) 10; (e) 12; och (f) 13,5. Kredit:American Chemical Society
Oavsett om det gäller energitillämpningar eller kärnavfallshantering, industriell bearbetning av aluminium kräver förståelse för dess beteende i mycket alkaliska lösningar. Bearbetning av slam och fällningar (vanligtvis gibbsite, a-Al(OH) 3 ) från dessa lösningar underlättas genom att kontrollera formen på små partiklar som produceras. Forskare vid IDREAM Energy Frontier Research Center, finansierat av DOE:s Office of Science, Grundläggande energivetenskaper, utvecklat en syntesväg. Forskarna utformade rutten baserat på enkla, rationella designprinciper. Med det, teamet producerade mycket enhetliga gibbsitenanoplattor med optimalt utbyte.
Gibbsite är en viktig malm av aluminium. Malmen bearbetas i industriell skala i applikationer som sträcker sig från transport till energiöverföring till högaktivt radioaktivt avfallsbehandling. Typisk bearbetning är energikrävande. Teamets arbete ger en metodik som är kostnadseffektiv och mer miljövänlig än andra tillvägagångssätt.
Gibbsite (α-Al(OH) 3 ) är ett viktigt naturligt och industriellt material som används i en mängd olika energitillämpningar, och är en betydande del av en del av det högaktiva kärnavfallet som lagras i stora mängder på Hanford-anläggningen, Washington, U.S.A., och vid Savannah River Site, South Carolina, U.S.A. Industriell bearbetning av dessa material kräver förståelse för deras beteende i starkt alkaliska lösningar (ofta kallade Bayer-lutar); bearbetning av uppslamningar och fällningar från dessa vätskor underlättas genom att kontrollera den nanopartikelformiga gibbsitmorfologin.
IDREAM-teamet har utvecklat en hydrotermisk oorganisk syntesväg som är baserad på enkla, rationella designprinciper, och leder till mycket enhetliga hexagonala nanoplattor inom ett basalplansdiameterområde på 200 till 400 nm. Synkrotronbaserad röntgenabsorptionsspektroskopi för både aluminium och syre avslöjar att aluminiumkoordinationen i det ideala materialet är en förvrängd oktaedrisk geometri med syreatomer vid två, diskreta avstånd från den centrala aluminiumatomen.
