האם מוליך אלומינה מופעל?

אלומינה מופעלתהיא תמיכה ספיגה וזרזים חיוניים בתעשיות הכימיה, הסביבתית והאנרגיה. לעתים קרובות זה מעלה את השאלה: האם אלומינה מופעלת מוליכה חשמל? התשובה אינה "כן" או "לא" פשוטים, אלא תלויה במצבה ובסביבתו.

התשובה הפשוטה היא: אלומינה טהורה ויבשה עצמה היא מבודדת חשמלית מצוינת ואינה מוליכה חשמל.

Iו מדוע אלומינה מופעלת באופן טבעי שאינו מוליך -?

אלומינה מופעלת היא חומר מוצק נקבובי ומפוזר מאוד, כימית סוג של תחמוצת אלומיניום. בהתבסס על תורת הלהקות, לאלומינה פער פס רחב מאוד, גבוה כמו ~ 8-9 eV. המשמעות היא שבטמפרטורת החדר, אלקטרונים בלהקת הערכיות שלה נאבקים לרכוש אנרגיה מספקת כדי לעבור ללהקת ההולכה, ומונעים היווצרות של נשאי מטען ניידים בחופשיות (אלקטרונים או חורים). כתוצאה מכך, המוליכות המהותית שלה נמוכה ביותר, מה שהופך אותה לבידוד טיפוסי.

IIו באילו נסיבות מפגינה אלומינה מופעלת מוליכות?

למרות שאלומינה מופעלת טהורה אינה מוליכה -, היא יכולה להציג מוליכות מסוימת בתנאים מסוימים או לשמש בחומרים מורכבים מוליכים. זה נובע בעיקר מהגורמים הבאים:

1. חומרים סופגים (הסיבה העיקרית)

תכונות הליבה של אלומינה מופעלת הן שטח הפנים הגדול שלה ויכולת הספיחה החזקה. זה יכול לספוג מולקולות מים וכימיקלים שונים מהסביבה.

מים סופגים (H₂O): כאשר סופגים, מולקולות מים יוצרות סרט מים דק על משטח האלומינה. סרט מים זה מכיל כמויות עקבות של יוני H⁺ ו- OH⁻ (בגלל אוטואיזציה של מים). כאשר אלומינה מופעלת נחשפת ללחות, סרט מים יוני זה מספק דרך להולכה יונית, ומגדיל משמעותית את מוליכות השטח שלו. לאחר התייבשות ביסודיות, תכונות הבידוד שלה חוזרות.

ספיגה אלקטרוליטים אחרים: אם מופעל אלומינה סופגת אלקטרוליטים כמו מלחים, חומצות ובסיסים מהסביבה או מקורות אחרים, חומרים אלה ייננו וישחררו יונים, ויעצים עוד יותר את המוליכות היונית שלה.

2. סמים טומאה

אם מוצגים זיהומים מסוימים של יון מתכת (כגון Na⁺ ו- Fe⁺) במהלך תהליך ההכנה או פוסט - עיבוד, זיהומים אלה עשויים להכניס רמות פגמים בסריג הקריסטל האלומינה, ולהפחית את ההתנגדות שלה במידה מסוימת, אך בדרך כלל עדיין רחוק מרמה של מוליך.

3. כרכיב בחומרים מורכבים

זהו היישום הנפוץ ביותר של אלומינה מופעלת הקשורה ל"מוליכות ". למרות שהוא אינו מוליך מטבעו, ניתן להשתמש בו כ:

תמיכה בזרז: מתכות יקרות פעילות קטליטית (כגון PT ו- PD) או תחמוצות מתכת נטענות על שטח הפנים הגדול של אלומינה מופעלת. רכיבים פעילים אלה הם בדרך כלל מוליכים או מוליכים למחצה, מה שהופך את כל חלקיקי הזרז למוליכים בסולם מקרוסקופי.

ציפוי מפריד סוללות ליתיום: בסוללות יון גבוהות- ליתיום - יון, שכבה דקה במיוחד של אלומינה מופעלת או חומר קרמי אחר מוחל על המפריד. שכבת האלומינה הזו עדיין מבודדת; מטרתו לשפר את עמידות החום של המפריד, חוזק מכני ורטיבות האלקטרוליטים, למנוע מעגלים קצרים בין האלקטרודות החיוביות והשליליות, ולא לנהל חשמל. זה מאפשר ליוני ליתיום לעבור דרך הולכה יונית, אך הוא גם מספק בידוד אלקטרוני.

III. תַקצִיר

לסיכום,אלומינה מופעלתהוא מבודד בתפזורתו. בדרך כלל אנו מניחים שזה לא - מוליך. כל התנהגות מוליכה שהיא מציגה נובעת מספיחת פני השטח או כחלק מחומר מורכב.