氧化鋁，化學(xué)式為Al2O3，作為地殼內(nèi)含量僅次于二氧化硅的氧化物，氧化鋁廣泛存在于長石、云母等礦物之中。

       氧化鋁晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有許多同素異構(gòu)體，可分為α、β、γ、δ、ε、ζ、η、θ、κ、λ、ρ、χ等十幾種晶型，α-Al2O3是穩(wěn)定相，其余晶型為過渡相，在1200℃都會向α相轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程包括化學(xué)鍵的斷裂和組合，屬于晶格重組，需要非常大的能量，是一個不可逆的過程。

氧化鋁的晶體結(jié)構(gòu)模型圖

       α-Al2O3

       α-Al2O3俗稱剛玉，屬于HCP結(jié)構(gòu)，屬于三方晶系，密度為3.96～4.01g/cm3，是一種化學(xué)性能非常穩(wěn)定的無機(jī)非金屬材料，硬度高（莫氏硬度9），熔點(diǎn)高（2050℃），強(qiáng)度高，耐磨性好，耐腐蝕性好，電阻率高。所以α-Al2O3微粉在耐火材料、特種陶瓷、碾磨材料、化工、電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)制備α-Al2O3的方法主要采用直接煅燒工業(yè)氧化鋁的方法。根據(jù)工業(yè)氧化鋁的粒度和不同的煅燒溫度，得到活性α-Al2O3粒度、形貌也不相同。

       α-Al2O3的主要性質(zhì)

       目前α-Al2O3被廣泛應(yīng)用于研磨材料、耐火材料、集成電路基板和結(jié)構(gòu)功能陶瓷等領(lǐng)域。

       β-Al2O3

       β-Al2O3不是傳統(tǒng)意義上的氧化鋁，其主要出現(xiàn)兩種，一種是氧化鋁與氧化鈉的復(fù)合物，還有一種是氧化鋁與氧化鎂的復(fù)合物，它們的特點(diǎn)是其粉體的形貌控制較難。

       β-Al2O3晶體與α-Al2O3晶體氧原子的緊密堆積排列不同，其具有層狀結(jié)構(gòu)，堿金屬離子或者堿土金屬離子層尖晶石結(jié)構(gòu)單元交替堆積而成，氧離子則按立方緊密堆積排列，金屬離子如Na+可以在該平面層內(nèi)快速擴(kuò)散，因此β-Al2O3晶體可以導(dǎo)電，是一類重要的固體電解質(zhì)。因此可利用β-Al2O3來制備鈉-硫電池中的固態(tài)電解質(zhì)隔膜材料，還可以起到離子導(dǎo)電和隔離電池陰陽兩極的重要作用。除此之外，β-Al2O3還可以用作耐火材料以及電子領(lǐng)域里如用于電子手表、照相機(jī)、聽診器和心臟起搏器等器件中。

       γ-Al2O3

       γ-Al2O3是一種重要的多孔性物質(zhì)，其比表面積較大，具有吸附功能好、化學(xué)反應(yīng)活性大和催化性好等優(yōu)點(diǎn)，又被稱為活性氧化鋁，它的主要用途是作為吸附劑、干燥劑和催化劑的載體，常用于石油化工和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。

       θ-Al2O3

       θ-Al2O3的熱性能和其他性能介于α-Al2O3和γ-Al2O3之間，它是一種更穩(wěn)定的氧化鋁，其結(jié)構(gòu)幾乎不含水分。

       δ-Al2O3

       δ-Al2O3的比表面積較小，孔容較小，但其晶型的峰值較其它無水氧化鋁變體的峰值要強(qiáng)一些。δ-Al2O3的晶體結(jié)構(gòu)模型來自于無機(jī)晶體數(shù)據(jù)庫（ICSD#40200），為四方晶系，空間群為P-4M2。該材料具有強(qiáng)吸附能力和催化活性，常常被用作吸附劑、干燥劑以及催化劑載體。

       η-Al2O3

       η-Al2O3具有和γ-Al2O3相差不大的孔容和比表面積，表面酸性比Al2O3要強(qiáng)，主要用作催化劑的載體。η-Al2O3的晶體結(jié)構(gòu)模型來自于無機(jī)晶體數(shù)據(jù)庫（ICSD#28919），為立方晶系，空間群為FM-3M。

       κ-Al2O3

       κ-Al2O3是活性氧化鋁的一種。κ-Al2O3的晶體結(jié)構(gòu)模型來自于無機(jī)晶體數(shù)據(jù)庫（ICSD#94485），為正交晶系，空間群為Pna21。其主要用做耐火材料結(jié)合劑、凈化劑、吸附劑等。

       σ-Al2O3

       σ-Al2O3與η-Al2O3的結(jié)構(gòu)相似，其晶體結(jié)構(gòu)模型來自于無機(jī)晶體數(shù)據(jù)庫（ICSD#69213），為立方晶系，空間群為FD-3MS。

       ρ-Al2O3、χ-Al2O3

       ρ-Al2O3和χ-Al2O3是無定形的氧化鋁，是所有氧化鋁中唯一具備水化膠凝特性的氧化鋁，在國內(nèi)又被稱為快脫粉。因其熱穩(wěn)定性差，所以時常發(fā)生水化反應(yīng)并伴隨熱穩(wěn)定性較差。

       由于氧化鋁的晶體結(jié)構(gòu)種類較多，在不同變體之間性質(zhì)差異較大，決定了它在各種領(lǐng)域都有著一定的應(yīng)用。

       氧化鋁的各種晶型之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系

       水合氧化鋁是生成無水氧化鋁的關(guān)鍵，后者的結(jié)構(gòu)和特性是由水合氧化鋁的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)來決定的。