LES ALUMINES

Les différentes phases d’alumine de transition

La décomposition thermique des hydroxydes ou des oxyhydroxydes d’aluminium permet d’obtenir des produits, les alumines de transition, dont les caractéristiques texturales dépendent de plusieurs paramètres: la nature du matériau de départ (4) (5) (6) la taille des particules (5) (7) le degré de cristallinité (4) . les conditions de traitement (4) (8). La structure de ces différentes phases n’est pas très bien établie. Des premiers travaux (9), il ressortait que toutes ces « phases » possédaient la même structure cubique faces centrées se transformant irréversiblement en alumine Cl ou corindon.

Mais, plus tard, Stumpf et al (10) observent des différences dans les diagrammes de diffraction des rayons X et proposent que les alumines de transition consistent en six phases qui se succèdent irréversiblement au cours d’un traitement thermique pour donner fmalement a..AI20 3. Désignées par les lettres grecques y, 11, <5, 0′, X, le, elles possèdent toutes une structure spinelle plus ou moins déformée. Par ailleurs, Lippens (11) classe les alumines de transition en deux groupes: les formes basse température contenant plus de 0,6 % d’eau (chi, éta, gamma) et celles haute température, presque anhydres, obtenues vers 1300K (kappa, théta et delta). L’existence de plusieurs autres phases a été proposée par différents auteurs : on peut citer par exemple 1’alumine rho obtenue par déshydratation de la gibbsite (11) (12) ou la phase epsilon préparée par oxydation de 1’aluminium (13). Par la suite, nous allons nous intéresser plus particulièrement à la séquence de phases de transition issues de la déshydratation de la boehmite, c’est-à-dire: 

La séquence y ~ <5 ~ 9.A120

Parmi les alumines de transition, la forme basse température y.AI20 3, est décrite comme ayant une structure spinelle (11) (14). Ceci implique un arrangement des atomes d’oxygène selon un système cubique faces centrées avec des ions aluminium occupant les positions tétraédriques et octaédriques. Mais la répartition des cations dans les interstices est telle que le matériau présente une distorsion tétragonale avec un rapport cfa égal à 0,982 (le paramètre de maille a = 0,790 nm) (15). Pour la phase <5, des observations expérimentales ont conduit Saalfeld (14) a conclure que la structure est une déformation tétragonale de la structure spinelle de paramètres a = 0,791 nm et c = 0,780 nm. D’autres auteurs mettent en évidence des raies de diffraction des rayons X supplémentaires, qui ne sont pas interprétables avec cette structure. Par exemple, Rooksby (16) (17) propose une maille tétragonale de paramètres a = 0,796 nm et c = 1,170 nm mais conclut qu’un examen attentif de certaines raies peu intenses suggère le doublement du paramètre c. C’est cette hypothèse que retiennent Lippens et al (11), en se référant aux travaux de Van Oosterhout et al (18) (19) sur y.F~03 : la maille de la phase B.AI20 3 est composée de trois blocs spinelles conduisant à a = b = 0,794 nm et c = 2,350 nm. Cette structure est généralement admise pour 1’alumine <5. La phase 9.A120 3 apparait comme une modification de <5.AI20~ isomorphe à la structure de la galline, ~.Ga203′ qui a été étudiée par Geller (20). Cette structure a été décrite par Tertian (21) comme étant la forme la mieux cristallisée des alumines de transition.