α-Al2O3，又稱剛玉。高純度高比表面積的α-Al2O3納米顆粒由于其獨特的應用場景長期以來備受關注。
1）在汽車尾氣凈化催化劑領域，目前常規使用的載體是γ- Al2O3，由于其力學穩定性較差，容易需要進行進行基底修復。如果采用具有更高力學性能的α-Al2O3納米顆粒作為載體，可以大幅提高汽車尾氣凈化催化劑的使用性能。尤其是當汽車尾氣中有水存在的時候，其具有更高的水熱穩定性。
2）在合成氨催化劑領域，α-Al2O3納米顆粒的存在可以使催化活性提高三倍。
3）在陶瓷領域，α-Al2O3納米顆粒可以在更低的燒結溫度的情況下，大幅度提高陶瓷的強度和密度。
考慮到這么多吸引人的應用，科學家從未停止對α-Al2O3納米顆粒的追逐。理論上而言，通過對前體的晶粒尺寸和羥基化程度進行調控，可以實現比表面積達到100-200 m2 g-1 ，然而，現實結果并不能令人滿意。
2019年10月25日，德國馬普煤炭所Amol P. Amrute和Ferdi Schüth等人在Science發表論文指出，他們通過一種非常簡單的機械球磨的方法，可以從γ-AlOOH制備得到尺寸~13 nm，比表面積高達140 m2 g-1的高純度α-Al2O3納米顆粒。也就是說，其核心亮點在于：1）簡單的方法；2）高比表面積的產品；二者缺一不可。可是，文章引言中提到一句：在此之前，還沒有方法能實現比表面積超過100 m2 g-1的高純度α-Al2O3納米顆粒的合成。（建議大家根據原文，聯系上下文閱讀）2020年5月29日，蘭州大學李建功教授在Science發布Comment文章。文章主要質疑兩點：1）比表面積高達100 m2 g-1的高純度α-Al2O3納米顆粒早已問世。2）該文章所得到的α-Al2O3可能并非所說的13 nm，而是30-300 nm的多孔聚集體。第一個質疑，是因為2015年，2016年以及2018年多年來，李建功教授團隊通過多種方法，成功合成了比表面積高達161-253 m2 g-1的高純度α-Al2O3納米顆粒。第二個質疑，是因為TEM圖片中并沒有看到尺寸為13 nm左右的單個納米顆粒，這些α-Al2O3主要以多孔聚集態的形式存在，規范上來說是不能稱之為13 nm納米顆粒的，而應該稱為30-200 nm的α-Al2O3多孔聚集體。以上為透射電鏡圖對比，一看便知。左圖為被質疑文章所稱的~13 nm的α-Al2O3納米顆粒TEM；右圖為李建功團隊制備的3.3 nm左右的α-Al2O3納米顆粒TEM。針對蘭州大學李建功教授團隊的質疑，原文作者也給出了回應。總體來說就是：多謝您的質疑，該引用的我們補充引用了。但是您的觀點，恕我們不能接受！作者首先指出，質疑中提到的幾篇論文，確實是應該引用而漏引用了。因為文獻浩如煙海，加上研究領域不同，確實沒有查到，現在我們已經更新加入到參考文獻中。對于質疑1：比表面積高達253 m2 g-1的高純度α-Al2O3納米顆粒早已問世。1）我們并沒有特別強調說，比表面積超過100 m2 g-1的高純度α-Al2O3納米顆粒之前無法實現。我們的重點在于強調，合成比表面積超過100 m2 g-1的高純度α-Al2O3納米顆粒的困難重重，而不是從未實現過。2）我們在論文中很明顯的提出，有長期以來就存在的方法已經能夠實現比表面積達到150 m2 g-1的高純度α-Al2O3納米顆粒，可是方法上存在許多需要改進之處。3）對于論文中沒有提到的，李建功教授團隊提出的3篇論文中的方法，其技術相比本技術而言，實際合成難度相對較高，在技術可行性上并不是很受人待見。對于質疑2：該文章所得到的α-Al2O3可能并非所說的13 nm，而是30-300 nm的多孔聚集體。1）為了在研磨或球磨后，直接觀察樣品。所以TEM樣品制備是通過在網格上撒上干燥的樣品來實現，這樣就難免看到的是聚集態，但它們本身肯定不是200 nm的聚集體。2）為了驗證以上說法，我們通過乙醇分散后制備樣品的方法，重新考察了樣品的尺寸。TEM顯示，高度分散的α-Al2O3納米顆粒尺寸在3-30 nm之間。作者進一步指出，想要得到更加高度均勻和高度分散的TEM圖像，并不是難事，我們只需要降低樣品在乙醇中的濃度，并通過超聲和離心等策略來篩選自己想要的樣品就好了。但是，這個處理過程可能導致無法獲得最真實的圖像，只能得到一小部分樣品的信息。3）最后，作者強調：我們是在球磨后（或球磨樣品的輕度煅燒后）直接分析材料，并且未通過后處理方法分離出較大的納米顆粒，也沒有選擇性地從酸性溶液中收集尺寸更小更均勻的納米顆粒。無論如何，科研需要更多的質疑和更多的對話，才能更好的向前發展。在科學面前，沒有什么權威！1. Amol P. Amrute et al. High-surface-areacorundum by mechanochemically induced phase transformation of boehmite. Science2019, 366, 485-489.2. Jiangong Li et al. Comment on“High-surface-area corundum by mechanochemically induced phase transformationof boehmite”. Science 2020, 368, eabb0142.3. Amol P. Amrute et al. Response toComment on “High-surface-area corundum by mechanochemically induced phasetransformation of boehmite”. Science 2020, 368, eabb0948.
