Synthèses, études structurales et propriétés physiques de matériaux préparés par voie sol-gel : Le cas des alumines : Influence d'additifs chimiques

Abstract

Le but de ce travail est l’étude de l’influence des additifs chimiques utilisés dans les procédés sol-gel (acétylacétone, triéthanolamine, diéthanolamine, diméthylformamide, acide acétique…), sur l’organisation des xérogels séchés à températures ambiante, sur les température de changement de phases lors du traitement thermique des gels ainsi que sur la morphologie des poudres céramiques obtenues. Deux modes de synthèse des gels ont été utilisés : - une voie sol-gel classiques où l’étape d’hydrolyse est soigneusement contrôlée, - un procédé plus simple où l’hydrolyse n’est pas contrôlée (humidité ambiante). La caractérisation structurale et la modélisation de l’ordre local ont permis de distinguer cinq familles de gels : * gels microcristallisés de type bayerite ; * gels microcristallisés de type boehmite ; * gels amorphes de type boehmite; * gels amorphes de type gibbsite ; * gels amorphes constitués de complexes moléculaires oligomères. Le traitement thermique de ces gels conduit à l’obtention de l’alumine-alpha après passage par des alumines de transition, en particulier des alumines gamma. Une étude détaillée de la surface spécifique de ces dernières a permis de mettre en évidence une très grande variation de cette grandeur en fonction de l’additif utilisé ; en particulier, de très faibles valeurs sont obtenues pour les gels préparés avec les acides carboxyliques. La température de cristallisation de la phase alumine-alpha est généralement observée au dessus de 1100°C. L’utilisation des procédés sol-gel modifiés par additif permet de ramener cette température à la zone 880°C – 950°C. Plus remarquable encore est le résultat obtenu pour le gel préparé avec l’acide acétique. L’observation en microscopie électronique a permis de caractériser la présence de l’alumine alpha sous forme de gros cristaux vermiculaires à 700°C.