CALCINATION DES ECHANTILLONS D’ANATASE

CALCINATION DES ECHANTILLONS D’ANATASE

La transformation sous air de l’anatase est réalisée par calcination à une température supérieure à SOO°C environ, dans un four à moufle « NETSCH 417 » dont la température maximale est de 1700°C. Cet appareil est équipé d’un sys­ tème de régulation à actions proportionnelle, intégrale, et dérivée, qui permet de stabiliser et de maintenir la température de travail à ± 2°C de la valeur de consigne. Il est possible de traiter plusieurs échantillons simultanément, car le tracé du profil thermique de ce four met en évidence une large zone ture est faible (1). La température du four étant fixée, le temps de calcina­tion isotherme est compté entre l’instant où l’échantillon est brusquement introduit dans le four, et l’instant où il est sorti directement à l’air ambiant. L’anatase est calcinée sous forme de poudre (200 mg) dans des nacelles d’alundum* = 0,325 nm) permet, grâce à un étalonnage préalable, de déterminer le pourcentage de ru­ tile présent dans l’échantillon d’oxyde de titane (Voir annexe 1). Cette méthode, comme les autres méthodes d’analyse quantitative par diffraction des rayons X (41), ne permet pas de conclure précisément pour des pourcentages inférieurs à 5 % et supérieurs à 95 % d’une phase donnée. Le principe de la mesure de la surface spécifique d’un échan­ tillon est basé sur la détermination du volume gazeux qui serait nécessaire pour former une monocouche de gaz adsorbé à sa surface. Le procédé utilisé  est celui de l’adsorption successive en multicouche de gaz à très basse tempé­ rature. D’après la théorie de Brunauer, Emett et Teller (43) l’équation repré­ sentative de l’isotherme d’adsorption s’écrit .

Nous avons utilisé un appareil « Microméritics 2100 E ». L’étalon­ nage des volumes morts se fait par introduction d’hélium, et les mesures de surface par adsorption d’azote à la température d’ébullition de l’azote liquide Les clichés de microscopie électronique en transmission ont été réalisés en collaboration avec le centre de Recherches Rhone-Poulenc de Décines, au moyen d’un microscope « STEM 1200 EX JEOL ».  Le tracé de la différence de température entre une référence inerte (alumine a) et un échantillon placés dans un four, en fonction de la température linéairement croissante de ce four, permet de mettre en évidence les effets thermiques qui accompagnent certains phénomènes (transformations de phase, réactions chimiques). L’appareillage utilisé est un ensemble program­ mable « PERK Il est possible de travailler sous atmosphère mixte (vapeur d’eau-oxygène par exemple), soit par introduction successive des gaz, soit par introduction simultanée. Pour introduire simultanément un gaz et de la vapeur d’eau, il est nécessaire d’effectuer un prémélange dans une enceinte annexe communiquant avec le saturateur.

Lors d’une montée linéaire en température sous vide, les espèces chimiques présentes à la surface de l’échantillon sont successivement désorbées (dans l’ordre des énergies d’activation de désorption croissantes), puis ana­ lysées en continu par spectrométrie de masse (l’amplitude du signal obtenu pour une masse donnée étant représentative de la vitesse de désorption du gaz correspondant). Afin de maîtriser nos produits initiaux et en particulier de bien connaître leur histoire, nous avons été amenés à les préparer à partir de solutions li­ quides. Ces produits ont ensuite été caractérisés. Parmi les différentes voies de synthèse permettant d’obtenir de l’ana­ tase pure (exemples: par hydrolyse d’alcoolates de titane (44) ou par la mé­ thode du réacteur à flamme (8)), notre choix s’est porté sur une méthode de préparation par hydrolyse d’oxychlorure de titane à un pH voisin de 7,8 sui­ vant la réaction : Le précipité, représenté ici simplement par la formule TiO(OH)2′ est ensuite lavé à l’eau jusqu’à disparition des traces de chlore, séché une nuit à 120°C, et enfin calciné 3 heures à 400°C suivant .