Synthesis of Mesostructured Or Mesoporous Aluminas in the Presence of Surfactants. Comprehension of the Mechanisms of Formation
Synthèse d'alumines mésostructurées et mésoporeuses en présence de tensioactifs. Compréhension des mécanismes de formation
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LMM (UMR CNRS-7016, CNRS), ENSCMu, Université de Haute-Alsace, 3, rue A.-Werner, 68093 Mulhouse - France
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Institut français du pétrole, BP 3, 69390 Vernaison - France
Corresponding author: lorette.sicard@wanadoo.fr
The aim of the present study was double: the synthesis of mesoporous aluminas in aqueous medium and the comprehension of their mechanisms of formation. Mesoporous aluminas were obtained from an acidic solution of the aluminum Keggin polycation and a mixed micelle of sodium palmitate and cetyltrimethylammonium bromide. The pore diameters could be increased by increasing the final pH. Aluminas were also obtained from a basic solution of sodium aluminate. Very important pore volumes and specific surface areas were obtained when washing with ethanol or acetone instead of water. A fundamental study to understand the mechanism of formation of a mesostructured alumina, whose symmetry was hexagonal, was also carried out in order to improve the procedures. The study of the interactions between the surfactant and the alumina framework allowed us to explain why the structure collapses upon calcination. A mechanism of formation, based on fluorescence observations, is also presented. It was established that the aluminum species interact with the micelles and polymerize within the palisade layer. However, the micelles are quasi spherical throughout the experiment and do not organize into a hexagonal array before a precipitate is observed.
Résumé
Ce travail présentait un double objectif : la synthèse d'alumines mésoporeuses en milieu aqueux et la compréhension des mécanismes de formation. Des alumines mésoporeuses ont été obtenues à partir d'une solution acide de polycation de Keggin d'aluminium et d'une micelle mixte de palmitate de sodium et de bromure de cétyltriméthylammonium. Le diamètre des pores a pu être augmenté en élevant le pH final. La synthèse d'alumines a également été réalisée à partir d'une solution basique d'aluminate de sodium. Des volumes poreux et des surfaces spécifiques très importants ont été obtenus par lavage du précipité à l'éthanol ou à l'acétone et non à l'eau. Une étude fondamentale de compréhension du mécanisme de formation d'une alumine mésostructurée, de symétrie hexagonale, a également été menée pour améliorer les modes opératoires. L'étude des interactions entre tensioactif et charpente aluminique nous a permis d'expliquer pourquoi la structure s'effondre lors de la calcination. Un mécanisme de formation, basé sur des observations de fluorescence, est également présenté. Il a été établi que les espèces aluminiques interagissent avec les micelles et polymérisent à leur surface. Cependant, les micelles sont quasi sphériques tout au long de l'expérience et ne se réorganisent pas selon une symétrie hexagonale avant l'apparition d'un précipité.
© IFP, 2003