三氧化二铝（Al₂O₃）是一种 离子晶体，含有离子键。在标准条件下，三氧化二铝呈现出α-Al₂O₃（刚玉）结构，这是一种三方晶系结构，具有很高的硬度和熔点，熔点为2054℃，沸点为2980℃。
尽管三氧化二铝在高温下可以电离导电，但它在常温常压下是绝缘体。工业上，由于三氧化二铝的熔点非常高，直接熔化它需要大量的能量，因此通常将三氧化二铝与冰晶石（NaAlF₆）混合后熔化进行电解以制取铝。
此外，三氧化二铝存在多种同质异晶体，已知的有10多种不同的晶型，主要包括γ-Al₂O₃、β-Al₂O₃和α-Al₂O₃（刚玉）。这些不同的晶型在结构上有所不同，从而导致了它们不同的物理和化学性质。例如，γ-Al₂O₃具有强吸附力和催化活性，常用作吸附剂和催化剂。
综上所述，三氧化二铝是一种离子晶体，具有高熔点和良好的化学稳定性，广泛应用于工业和材料科学领域。