揭示阴离子特异性抑制作用对 gibbsite 结晶过程的影响及其结构调控机制：这对天然系统和人工系统中铝的迁移行为具有重要意义

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Unraveling Anion-Specific Inhibition and Structural Modulation of Gibbsite Crystallization: Implications for Aluminum Mobility in Natural and Engineered Systems

吉布赛石结晶受六种阴离子影响，PO?3?、SO?2?、F?抑制结晶形成非晶相，Cl?、Br?、NO??促进结晶。通过27Al NMR和DFT计算，揭示铝-阴离子键强度与结晶抑制的关联性，为环境材料设计提供依据。

　　

氢氧化铝（α-Al(OH)₃，有时也被称为γ-Al(OH)₃）在环境和工业中的铝化学过程中起着关键作用，然而其在多阴离子条件下的结晶行为尚未得到充分理解。在这项研究中，我们探讨了六种常见阴离子——氟离子（F^–）、氯离子（Cl^–）、溴离子（Br^–）、硝酸根离子（NO₃^–）、硫酸根离子（SO₄^2–）和磷酸根离子（PO₄^3–）——如何影响室温下氢氧化铝的结晶过程、结构及其形态。实验结果表明，PO₄^3–、SO₄^2–和F^–强烈抑制了氢氧化铝的生成，使其倾向于形成非晶态或其他晶体相（如诺德斯特兰石和冰晶石）。相反，Cl^–、Br^–和NO₃^–则能促进氢氧化铝的部分或完全结晶，且不会导致明显的形态变化。固态²⁷Al魔角自旋核磁共振技术为铝在晶体和非晶态中的配位环境提供了重要信息，区分了铝的八面体、五面体和四面体配位形式。密度泛函理论计算表明，铝与这些阴离子之间的键强度与结晶抑制作用之间存在直接关联，其抑制作用强度顺序为：PO₄^3– > SO₄^2– > F^– > NO₃^– > Cl^– > Br^–。这些发现从分子层面揭示了不同阴离子对氢氧化铝成核和转化的具体影响，有助于更好地理解氢氧化铝在土壤中的形成机制、铝的循环利用、磷酸盐的固定过程以及核工业和工业环境中的废物处理策略。这些知识还可以指导通过液辅助方法合成具有特定结晶度和形态的氢氧化铝材料。