氧化铝已发现至少有8种晶型,分别为α-Al2O3、θ-Al2O3、γ-Al2O3、δ-Al2O3、η-Al2O3、χ-Al2O3、κ-Al2O3和ρ-Al2O3,它们各自的宏观结构性质也不同。γ-活性氧化铝为立方密排晶体,不溶于水,可溶于酸和碱。γ-活性氧化铝为弱酸性载体,熔点高达2050℃,水合物形式的氧化铝凝胶可制成高孔隙率、高比表面积的氧化物,在很宽的温度范围内存在过渡相。在较高温度下,由于脱水脱羟基作用,Al2O3表面出现不饱和氧(碱中心)和铝(酸中心)的配位,具有催化活性。因此,氧化铝可用作载体、催化剂和助催化剂。
γ-Al2O3活性氧化铝形状多样,可为粉末、颗粒、条状等,可根据客户要求定制。γ-Al2O3,又称“活性氧化铝”,是一种多孔高分散性固体材料,因其孔结构可调、比表面积大、吸附性能好、表面具有酸性、热稳定性好等优点,微孔表面具备催化作用所必需的性质,成为化工、石油工业中应用最广泛的催化剂、催化剂载体和色谱载体,在石油加氢裂化、加氢精制、加氢重整、脱氢反应以及汽车尾气净化等工艺中发挥着重要作用。γ-Al2O3因其孔结构和表面酸性的可调性,被广泛用作催化剂载体。γ-Al2O3作为载体时,除了能起到分散、稳定活性组分的作用外,还能提供酸碱活性中心,与催化活性组分发生协同反应。催化剂的孔结构和表面性质取决于γ-Al2O3载体,通过控制γ-Al2O3载体的性质,可以找到针对特定催化反应的高性能载体。
γ-Al2O3活性氧化铝一般由其前驱体拟薄水铝石经400~600℃高温脱水而成,因此其表面物理化学性质很大程度上取决于其前驱体拟薄水铝石,但拟薄水铝石的制备方法很多,拟薄水铝石来源的不同导致了γ-Al2O3的多样性。然而,对于那些对氧化铝载体有特殊要求的催化剂,仅依靠前驱体拟薄水铝石的控制难以实现,必须采取前期制备和后处理相结合的方法来调节氧化铝的性质,以满足不同的要求。当使用温度高于1000℃时,氧化铝会发生如下相变:γ→δ→θ→α-Al2O3,其中γ、δ、θ均为立方密堆积,区别仅在于铝离子在四面体和八面体中的分布,因此这些相变并不会引起结构太大的变化。氧离子在α相中呈六方密排,氧化铝颗粒团聚严重,比表面积大幅下降。