Titanato di alluminio: preparazione e proprietà
Il titanato di alluminio Al2TiO5, conosciuto anche come tialite, è un materiale ceramico composto da una miscela di ossido di alluminio (Al2O3) e biossido di titanio (TiO2). Questi componenti formano una soluzione solida con una proporzione stechiometrica 1:1.
Preparazione
La sua preparazione avviene riscaldando la miscela dei componenti sopra i 1350°C a pressione atmosferica. Tuttavia, il titanato di alluminio diventa instabile a temperature superiori a 750°C, portando alla decomposizione della soluzione solida e alla separazione dei due componenti, motivo per cui viene dopato con ossido di magnesio (MgO), biossido di silicio (SiO2), e biossido di zirconio (ZrO2) per stabilizzare la struttura della soluzione solida.
Proprietà
Il titanato di alluminio mostra eccellenti resistenza agli shock termici, basso coefficiente di dilatazione termica, bassa conducibiltà termica, basso modulo elastico e buona resistenza chimica. Tuttavia, presenta anche elevata porosità e microfessure a causa della sua anisotropia, limitandone l’utilizzo in alcuni contesti.
A causa delle sue caratteristiche, il titanato di alluminio è utilizzato per produrre crogioli di colata, filtri antiparticolato nei motori diesel, tubi, condutture, stampi nel settore del vetro, anelli distanziatori di convertitori catalitici e isolanti termici.
Per ottenere il titanato di alluminio con costi minori e migliori prestazioni, sono stati studiati metodi di sintesi alternativi, come un nuovo processo basato sulla decomposizione termica di una soluzione contenente acido nitrico, acido fluoridrico, e quantità stechiometriche di alluminio e titanio.
Le caratterizzazioni effettuate tramite diffrazione di raggi X mostrano la formazione di biossido di titanio sotto forma di anatasio, ossidi di titanio complessi come Ti3O5, titanato di alluminio e ossido basico di alluminio (AlO(OH)) sotto forma di bohemite. La formazione completa della tialite dalla miscela di ossidi è stata studiata tramite analisi termogravimetrica, analisi termica differenziale e termogravimetria differenziale.
In conclusione, il titanato di alluminio è un materiale ceramico con proprietà uniche che lo rendono adatto per molteplici applicazioni industriali.