Immagini al microscopio elettronico a scansione di gibbsite sintetizzate a diversi valori di pH:(a) 1; (b) 3; (c) 5; d) 10; (e) 12; e (f) 13.5. Credito:American Chemical Society
Che si tratti di applicazioni energetiche o di gestione dei rifiuti nucleari, la lavorazione industriale dell'alluminio richiede la comprensione del suo comportamento in soluzioni altamente alcaline. Fanghi di lavorazione e precipitati (tipicamente gibbsite, α-Al(OH) 3 ) da queste soluzioni è aiutato dal controllo della forma delle minuscole particelle che vengono prodotte. Ricercatori dell'IDREAM Energy Frontier Research Center, finanziato dall'Office of Science del DOE, Scienze energetiche di base, sviluppato un percorso di sintesi. Gli scienziati hanno ideato il percorso sulla base di semplici, principi di progettazione razionale. Con esso, il team ha prodotto nanopiastre di gibbsite altamente uniformi con una resa ottimale.
La gibbsite è un importante minerale di alluminio. Il minerale viene lavorato su scala industriale in applicazioni che vanno dal trasporto alla trasmissione di energia al trattamento dei rifiuti radioattivi ad alto livello. La lavorazione tipica è ad alta intensità energetica. Il lavoro del team fornisce una metodologia che è conveniente e più rispettosa dell'ambiente rispetto ad altri approcci.
Gibbsite (α-Al(OH) 3 ) è un importante materiale naturale e industriale utilizzato in un'ampia varietà di applicazioni energetiche, ed è una componente significativa di alcuni dei rifiuti nucleari ad alto livello immagazzinati in grandi quantità nel sito di Hanford, Washington, STATI UNITI D'AMERICA., e nel sito del fiume Savannah, Carolina del Sud, U.S.A. La lavorazione su scala industriale di questi materiali richiede la comprensione del loro comportamento in soluzioni altamente alcaline (spesso chiamate liquori Bayer); il trattamento di fanghi e precipitati da questi liquori è facilitato dal controllo della morfologia della gibbsite nanoparticellare.
Il team IDREAM ha sviluppato un percorso di sintesi inorganica idrotermale che si basa su semplici, principi di progettazione razionale, e porta a nanopiastre esagonali altamente uniformi all'interno di un intervallo di diametro del piano basale compreso tra 200 e 400 nm. La spettroscopia di assorbimento a raggi X basata sul sincrotrone sia per l'alluminio che per l'ossigeno rivela che la coordinazione dell'alluminio nel materiale ideale è una geometria ottaedrica distorta con atomi di ossigeno a due, distanze discrete dall'atomo di alluminio centrale.
