Crystal Chemistry of Boehmite

Abstract

Thirty two boehmites, synthesized at temperatures ranging from room temperature to 300°C, were examined by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, electron diffraction, X-ray powder diffraction, differential thermal analysis, and infrared spectroscopy. The results show that boehmite exhibits a continuous gradation in crystallite size ranging from single octahedral layers or a few unit cells to about 65 unit cells in the y-direction. This conclusion suggests that the term pseudoboehmite is inappropriate for finely crystalline boehmite. Finely crystalline boehmite contains more sorbed water than coarsely crystalline boehmite; this water is commonly intercalated between octahedral layers, usually randomly but sometimes regularly. The regularly interstratified boehmite gives rise to a diffuse “long spacing” X-ray diffraction reflection. Calculated 020 X-ray diffraction peaks approximate closely those observed experimentally when a range of crystallite sizes is taken into account.

Резюме

Тридцать два бемиты, синтезированные при температурах, изменяющихся от комнатной до 300°С, были исследованы с помощью электронного сканирующего микроскопа, электронного трансмиссионного микроскопа, дифракции электронов, рентгеновского порошкового анализа, дифференциального термического анализа, и инффакрасной спектроскопии. Результаты показывают, что бемит проявляет сплошную градацию размеров кристаллитов, изменяющихся от простых октаедрических слоев или немногих елементарных ячеек вплоть до примерно 65 елементарных ячеек по у-направлению. Этот вывод подсказывает, что термин псевдобемит является несоответствующим для тонко-кристаллического бемита. Тонко-кристаллиуеский бемит содержит большее количество сорбированной води, чем грубо-кристаллический бемит; эта вода обыкновенно находится между октаедрическими слоями, обычно беспорядочно, но иногда регулярно. Регулярно внутринапластованный бемит приводит к рентгеновскому отражению с диффузионным “длинным расстоянием.” Когда берется во внимание диапазон размеров кристаллитов, расчетные 020 рентгеновские пики находятся в хорошем соответствии с экспериментальными величинами. [Е.С.]

Resümee

Zweiunddreißig, im Temperaturbereich von Zimmertemperatur bis 300°C synthetisierte Boehmite wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie, Elektronenbeugung, Röntgenpulverdiffraktometrie, Differentialthermoanalyse, und Infrarotspektroskopie untersucht. Die Ergebnisse zeigen, daß sich die Kristallitengröße des Boehmits allmählich ändert und von einzelnen oktaedrischen Lagen oder einigen Elementarzellen bis zu ~65 Elementarzellen in der y-Richtung reicht. Diese Schlußfolgerung deutet darauf hin, daß der Ausdruck Pseudoboehmit für feinkristallinen Boehmit unangebracht ist. Feinkristallisierter Boehmit enthält mehr adsorbiertes Wasser als grobkristallisierter; dieses Wasser ist gewöhnlich zwischen oktaedrische Lagen eingeschaltet und zwar meist statistisch, jedoch manchmal geordnet. Der regelmäßig wechselgelagerte Boehmit gibt eine diffuse “long spacing” Röntgen-reflexion. Berechnete 020 Peaks liegen nahe bei den experimentell beobachteten, wenn man eine Variation der Kristallitengröße berücksichtigt. [U.W.]

Résumé

Trente deux boehmites, synthétisées à des températures s’étageant de température ambiante à 300°C ont été examinées par microscopie électronique balayante, microscopie électronique par transmission, diffraction électronique, diffraction poudrée aux rayons-X, analyse thermale différentielle, et spectroscopic infrarouge. Les résultats montrent que la boéhmite exhibe une gradation continuelle de la taille cristalline, s’étageant de couches octaèdres simples ou de quelques mailles à à peu près 65 mailles dans la direction-y. Cette conclusion suggère que le terme pseudoboéhmite est inapproprié pour la boéhmite finement cristalline. La boéhmite à fins cristaux contient plus d’eau sorbée que celle à gros cristaux; cette eau est souvent intercalée entre des couches octaèdres, habituellement au hasard, mais parfois régulièrement. La boéhmite régulièrement interstratifiée produit une reflection de rayons-X diffuse à “longs espacements.” Des sommets 020 de rayons-X calculés sont très proches de ceux observés expérimentalement lorsqu’un étagement de tailles cristallines est consideré. [D.J.]