铝盐水解产物的形态结构不仅是研究铝溶液化学的关键,也是揭示水污染控制化学中铝系絮凝剂絮凝机理的关键,还是环境化学中充分认识铝的迁移转化规律从而有效防治铝污染的关键,更是生物化学中了解铝的生物代谢进而有效防范铝中毒的关键。然而水溶液中的铝（Ⅲ）不仅水解过程复杂多变,其水解产物的形态分布也随外界环境的不同而随时发生变化,加上聚铝形态结构信息的短缺,致使一个世纪的研究也无法就溶液中单体铝如何演变成氢氧化铝达成统一共识。因此,获取更多中间形态并从中提取有效结构信息是研究溶液中铝形态的形成及演变机理的关键,为此本课题组独辟蹊径探索出一套由相图控制-单形态离析（或捕捉）-结构解析-机理推测组成的系统研究方法。本文采用KOH和KOD分别调节AlCl₃的水和重水溶液的碱化度（B）制成强制水解储备液。在储备液中分别加入2,6-萘二磺酸（2,6-NDS）钠的水和重水溶液捕捉其中的聚铝形态,获得了两种新聚铝化合物的单晶体。X-射线结构分析结果表明,二者均属三斜晶系P1^—空间群,但其组成、结构和晶胞参数各异,前者的结构式为[Al₃₀O₈（OH）₅₈（H₂O）₂₄]（2,6-NDS）₈?50H₂O,后者为[Al₃₀O₈（OD）₆₀（D₂O）_22.25]（2,6NDS）₇?60.75D₂O。二者中聚铝阳离子的结构式分别为[Al₃₀O₈（OH）₅₆(OH_1.5)₄（H₂O）₂₂]¹⁶⁺(简记为H₂Al₃₀)和[Al₃₀O₈（OD）₆₀（D₂O）_22.25]¹⁴⁺(简记为（D₂O）_1/4─Al₃₀),可看作是文献报道的“Al₃₀”([Al₃₀O₈（OH）₅₆（H₂O）₂₆]¹⁸⁺)进一步水解到不同程度的产物。H₂Al₃₀和（D₂O）_1/4─Al₃₀都是“Al₃₀”通过在其局部碱化度最不均衡的位置发生水解来降低局部碱化度不均衡程度的结果,完全符合本课题组提出的局部碱化度对称均衡原理（水解聚合反应总是在局部碱化度对称性上最不均衡的地方发生）的预期,进一步证明了该原理的正确性。本文向NaOH强制水解AlCl₃溶液制成的储备液中加2,7-萘二磺酸（2,7-NDS）钠,两个月后长出无色片状单晶体。X-射线结构分析结果表明,所得化合物的结构式为[（2,7-NDS）Na₂Al₁₃O₄（OH）₂₄（H₂O）₁₈][Al₁₃O₄（OH）₂₄（H₂O）₁₂]（2,7-NDS）₇?31H₂O,属三斜晶系P1^—空间群。其中两种聚铝阳离子并存,一种是[（2,7-NDS）Na₂Al₁₃O₄（OH）₂₄（H₂O）₁₈]⁷⁺(简记为2,7-NDS─Na₂─δ-K─Al₁₃),另一种是[Al₁₃O₄（OH）₂₄（H₂O）₁₂]⁷⁺(简记为δ-K─Al₁₃),2,7-NDS─Na₂─δ-K─Al₁₃的结构与文献报道的Na─δ-K─Al₁₃的结构差异显著。后者的Na帽是扣（共棱连接）在δ-K─Al₁₃转过60?的Al₃单元外侧三角形凹坑的边缘上,而前者的两个Na帽一个虽然还连接在转过60°的Al₃单元上,但是通过共面连接在其中的一个AlO₆八面体上,而另一个却是共棱连接在相邻的一个未旋转的Al₃单元上,且其中的一个配位点上的H₂O被一个2,7-NDS替换。这既是萘二磺酸根参与聚铝形态配位的又一个例证,又是在同一化合物中?-K─Al₁₃和2,7-NDS─Na₂─?-K─Al₁₃同时并存的全新发现,反映出NaO₆与?-K─Al₁₃之间相互作用的复杂性以及与?-K─Al₁₃彼此间连接方式的多样性。而δ-K─Al₁₃的结构相当于?-K─Al₁₃中与AlO₄四面体共点连接的4组Al₃单元中的一组绕其中心与该顶点的连线转过60°的结果。这种未扣任何NaO₆帽的纯?-K─Al₁₃形态在聚铝形态的结构中尚属首次发现,这一发现对于深入认识和理解?-K─Al₁₃如何经?-、γ-和?-K─Al₁₃最终转化为?-K─Al₁₃的过程和机理具有重要意义。上述三种单晶体的获得,不仅进一步证明了萘二磺酸钠作为捕捉剂或结晶剂的优越性和适用性,而且对于深入认识萘二磺酸钠与聚铝形态之间相互作用的规律以及?-K─Al₁₃、Al₂₆和Al₃₀的形成机理具有重要意义。此外,本文将湿渣法与合成系统法相结合,圆满完成了100℃下Al₂（SO₄）₃-Al（OH）₃-H₂O体系固液平衡相图的测绘,不仅为设计合成路线制备可在该温度下单独析出且在PDF数据库中没有记载的7Al₂（SO₄）₃?6Al（OH）₃?78H₂O和Al₂O₃?SO₃?6H₂O两种新物相提供了控制依据,而且为构建包含捕捉剂在内的四组分四面体相图奠定了坚实的基础。