铝的溶液化学是众多学术领域研究的热点,铝水解形成的聚铝化合物是地球化学、生物化学、环境化学等多学科研究的焦点,目前已被广泛用作除味剂、表面活性剂、催化剂及水处理中的铝系高效絮凝剂和吸附剂等。其中典型的聚铝化合物包括Keggin-Al₁₃(笼状结构,中心为四面体,外围12个AlO₆八面体,简称K-Al₁₃)和Plant-Al₁₃(板挂式平面结构,以下简称P-Al₁₃),也是聚合铝中的最佳凝聚-絮凝形态,在水处理中占有很大的比重,那么无论将其溶于水形成溶液投加到污水样中还是直接投入使用,都要保证聚合物要有水溶性。由于制备K-Al₁₃强制水解过程受诸多因素（包含碱化度、碱液浓度、加减速度、老化时间、pH、温度、离子强度及温度等等）影响,制备方法（如固体碱化法、电解法以及慢速滴碱法等）都较为繁杂,且很难制备得到纯的K-Al₁₃还需要后续分离纯化的过程,例如硫酸沉淀-钡盐置换法。本论文首先探索K-GaAl₁₂化合物晶体的制备方法,并获得三种晶体。获得了一种直接制备K-GaAl₁₂氯化物晶体的方法。本文得到三种Keggin结构的晶体都以[GaO₄Al₁₂（OH）₂₄（H₂O）₁₂]⁷⁺为聚合阳离子。第一个晶体分子式为[GaO₄Al₁₂（OH）₂₄（H₂O）₁₂]Cl₇·10H₂O,该晶体结晶于四方晶系P4₁2₁2空间群,其晶胞参数为a=19.0310（6）?、b=19.0310（6）?、c=36.4071（13）?。合成过程将P-Al₁₃溶于水中进行老化,发生形态转变为K-Al₁₃,再加入GaCl₃溶液,室温下20天后长出晶体。为首次直接从水溶液中获得K-GaAl₁₂氯化物晶体。该法重复性低。第二个晶体分子式为[GaO₄Al₁₂（OH）₂₄（H₂O）₁₂]Cl(C₁₀H₆SO₃)₆?19H₂O,(C₁₀H₆SO₃以下简称NS),晶体为三斜晶系,P1空间群。晶胞参数a=9.6625（6）?,b=14.2903（9）?,c=20.3964（13）?,α=90.92（0）°,β=90.47（0）°,γ=97.79（10）°。合成过程是在第一个晶体制备方法上引入2-萘磺酸钠进行捕捉,溶液体系是水和甲醇的混合体系,15天后得到晶体。结合以上两个晶体制备的方法,制得第三个晶体分子式为[GaO₄Al₁₂（OH）₂₄（H₂O）₁₂]Cl₇·10.5 H₂O,K-GaAl₁₂氯化物聚合产物。该晶体结晶于三方晶系,R-3空间群。晶胞参数a=17.7200（2）?,b=17.7200（2）?,c=32.1759（3）?。合成过程为通过自发水解反应将纯品PAC制备出来,溶于甲醇溶剂,再将氯化镓固体溶于溶液中,在常温下结晶得到K-GaAl₁₂氯化物晶体,该法易重复。制备的纯品固体K-GaAl₁₂具有以下优点:固体中不含有Na₂SO₄,BaCl₂,AlCl₃,NaOH等杂质,为Keggin结构聚合物的纯品,制备方法简单,无需用到任何沉淀剂或捕获剂。本方法所得到的固体产物极易溶于水,在水处理中可作为固态絮凝剂直接投入使用。本论文还探究强制水解和自发水解两种不同水解模式的对铝水解形态的影响。强制水解法通过直接提供OH^-,使溶液局部碱化度升高,与Al³⁺聚合,形成聚铝化合物,而自发水解是通过向体系中加入铝粉,与水反应释放出氢气和OH^-,即间接提供OH^-再与Al³⁺聚合形成聚铝化合物。强制水解产物形态以Keggin-Al₁₃结构为主而自发水解产物形态以Plant-Al₁₃为主。由于强制水解中要直接提供OH^-,普遍用的原料为强碱NaOH,所以强制水解体系下就存在NaCl。是否NaCl限制了Plant-Al₁₃的生成?本论文探究NaCl对于利用强制水解制备P-Al₁₃的合成以及结晶的影响,同时还探究其它弱碱（在水体系中间接提供OH^-）如NaAlO₂、NaHCO₃对于两种水解模式的影响从而判断两种水解模式的联系。聚铝水解原理中不同碱化度（OH/Al）B对应不同物相区,利用强制水解预设碱化度在可制备P-Al₁₃的范围内,分析溶液²⁷Al NMR和固体XRD,体系中先结晶出NaCl物相最后结晶出P-Al₁₃物相,说明水解模式不是限定水解产物的决定性因素。