Synthesis and Characterization of an Alumina-Based Powder Doped with Cobalt and Manganese by the Sol-Gel Method

Abstract

In this thesis work, three alumina-based powders were synthesized by the sol-gel method using aluminum nitrate, manganese nitrate, and cobalt nitrate as precursors, citric acid as a complexing agent, and ethanol as a solvent. After thermal treatment and magnetic stirring, part of the gels underwent simultaneous DTA/TGA analysis, while the remainder was calcined at various temperatures to obtain the final powders. The resulting materials were characterized using FTIR, UV.visible, and photoluminescence spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) and microstructural morphology analysis. The analysis results highlights a single ƒ¿-Al.O. phase for pure alumina (crystallite size ~42 nm). Cobaltdoped alumina showed two distinct phases, Co.O. and Co.AlO., with an average crystallite size of 48 nm, while manganese-doped alumina exhibited a multiphase structure (Mn.O., ƒ¿-Al.O., and ƒÁ- Al.O.) with the smallest crystallite size of 24 nm. Dans ce travail de these, trois poudres a base d'alumine ont ete synthetisees par la methode sol-gel en utilisant le nitrate d'aluminium, le nitrate de manganese et le nitrate de cobalt comme precurseurs, l'acide citrique comme agent complexant et l'ethanol comme solvant. Apres traitement thermique et agitation magnetique, une partie des gels a subi une analyse ATD/ATG simultanee, tandis que le reste a ete calcine a differentes temperatures pour obtenir les poudres finales. Les materiaux resultants ont ete caracterises par spectroscopie FTIR, UV-visible et photoluminescence, diffraction des rayons X (XRD) et analyse de la morphologie microstructurale. Les resultats de l'analyse mettent en evidence une seule phase ƒ¿- Al.O. pour l'alumine pure (taille des cristallites ~42 nm). L'alumine dopee au cobalt presentait deux phases distinctes, Co.O. et Co.AlO., avec une taille moyenne de cristallite de 48 nm, tandis que l'alumine dopee au manganese presentait une structure multiphasee (Mn.O., ƒ¿-Al.O. et ƒÁ-Al.O.) avec la plus petite taille de cristallite de 24 nm