Simultaneous DTA and DTG measurements on aluminium oxide monohydroxides

Simultaneous DTA and DTG curves (Mettler TA-2) have been measured for one diaspore and four different boehmites at temperatures up to 750° in a flow of dried argon. The crystallographic structures of the materials were assessed by X-ray diffraction and the degree of clustering of the elementary particles by scanning electron microscopy. To get straight base-lines a calibration curve was used to correct the DTA curves. The usefulness of the correction was established by comparison with DTA curves obtained with a Mettler TA-2000.The diaspore contained occluded water. Expulsion of the water at 300–350° brought about fragmentation of the crystals. The DTA and DTG peaks that correspond to the dehydration to alumina both lie at 560°.There is a noticeable spread in the DTA and DTG peaks for the different boehmites in the temperature range 455–530°. All the DTA peaks lie close to the corresponding DTG peaks. One of the boehmites displayed a double peak (470° and 502°). To trace the origin of the variation in peak temperature, the porous structure of the boehmite having its peak at 530° was varied by ball-milling and by dispersion into water, neither of which markedly affected the crystallographic structure and the crystallite size. Whereas ball-milling did not change the peak temperature much, dispersion into water brought about a transition from a single peak at 530° to a double peak at 450° and 490°. Prolonged storage in air led to a shift of the peaks to 480° and 520°. It is concluded that the porous structure of boehmites can profoundly affect the appearance and the temperature of their dehydration peaks.

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Zusammenfassung Simultane DTA- und DTG-Kurven (Mettler TA-2) wurden für ein Diaspor und vier verschiedene Boehmite bei Temperaturen bis zu 750° in einem Strom von getrocknetem Argon aufgenommen. Die kristallographische Struktur der Substanzen wurde mittels Röntgendiffraktion und der Anhäufungsgrad der Elementarpartikel mittels Raster-Elektronenmikroskopie bestimmt. Um gerade Grundlinien zu erhalten wurde eine Eichkurve zur Korrektur der DTA-Kurven verwendet. Die Nützlichkeit der Korrektur wurde durch Vergleiche der in einem Mettler TA-2000 Gerät erhaltenen DTA-Kurven festgestellt.Der Diaspor enthielt eingeschlossenes Wasser. Das bei 300 bis 350° erfolgte Abspalten des Wassers brachte eine Fragmentierung der Kristalle mit sich. Die DTA- und DTG-Peaks, welche der Dehydratisierung zu Aluminiumoxid entsprechen, liegen beide bei 560°.Im Temperaturbereich von 455 bis 530° läßt sich ein Verbreitern der DTA- und DTG-Peaks der verschiedenen Boehmite wahrnehmen. Einer der Boehmite zeigte einen Doppel-peak (470° und 502°). Um dem Ursprung der Änderungen der Peak-Temperaturen festzustellen wurde die poröse Struktur des Boehmits mit einem Peak bei 530° mit Hilfe einer Kugelmühle und durch Dispersion in Wasser verändert. Keine dieser Behandlungen änderte merklich die kristallographische Struktur und die Kristallgröße. Während das Vermählen in der Kugelmühle die Peak-Temperatur nicht wesentlich änderte, erbrachte die Dispergierung in Wasser einen Übergang von einem einzigen Peak bei 530° zu einem Doppelpeak bei 450 und 490°. Längeres Lagern an der Luft führte zu einer Verschiebung der Peaks nach 480° und 520°. Es wird gefolgert, daß die Porösstruktur von Boehmiten das Erscheinen und die Temperatur ihrer Dehydratisierungspeaks stark beeinflussen kann.

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Résumé Les courbes ATD et TGD d'une diaspore et de quatre boehmites différentes ont été enregistrées simultanément (Mettler TA-2) jusqu'à 750°, sous circulation d'argon desséché. La structure cristallographique de ces composés a été examinée par diffraction des rayons X et le degré de compacité a été évalué par microscopie électronique à balayage. Une courbe d'étalonnage a été utilisée pour corriger les courbes ATD et obtenir des lignes de base droites. L'utilité de cette correction est démontrée en comparant avec les courbes ATD obtenues à l'aide d'un appareil Mettler-TA-2000.La diaspore contenait de l'eau d'inclusion. L'élimination de l'eau à 300–350° a entraîné la fragmentation des cristaux. Les pics ATD et TGD qui correspondent à la déshydratation en oxyde d'aluminium se trouvent tous deux à 560°.Un étalement des pics ATD et TGD est perceptible pour les différentes boehmites dans l'intervalle de température 455–530°. Tous les pics ATD sont proches des pics TGD correspondants. L'une des boehmites a donné un pic double (470 et 502°). Afin de trouver l'origine de la différence de température entre les deux pics, la structure poreuse de la boehmite dont le pic se situait à 530° a été modifiée par traitement dans un broyeur à boulets et par dispersion dans de l'eau; ni l'un ni l'autre de ces deux traitements n'influence de façon apparente la structure cristallographique et la taille des cristaux. Alors que le traitement au broyeur à boulets ne change pas beaucoup la température du pic, la dispersion dans de l'eau fait apparaitre le passage d'un pic unique à 530° à un pic double à 450 et 490°. Le stockage prolongé dans l'air provoque un déplacement des pics à 480 et 520°. On en conclut que la structure poreuse des boehmites peut influer profondément sur l'apparition et la température de leurs pics de déshydratation.

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— ( TA-2) 750° . - , — . . , TA-2000. . 300–350°C, . — , , 560°. - 455–530°. . (470° 502°). , 530°C . . , — 530° — 450° 490°. 480° 520°. , , .

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The authors are indebted to Dr. P. F. Elbers for placing the electron microscopic facilities of the University of Utrecht at their disposal. We especially wish to acknowledge the time and energy spent by Mr. J. Pieters in the preparation of samples and the investigation with the scanning electron microscope. The assistance given by Dr. A. Duisenberg in the measurement of the line-broadening is also gratefully acknowledged.