Contribution à l’étude de l’intercalation rédox de quelques cations métalliques dans les phosphates lamellaires de type (VxNb1-x) OPO4, nH20 (0 ≤ x ≤ 1)

Abstract

Les solides lamellaires inorganiques, dont la structure est basée sur l’association des tétraèdres XO4 (X=P, As, S, etc..) et des octaèdres MO6 (M= V, Nb, MO, etc.…) formant des feuillets, constituent des matrices d’accueil pour les réactions d’échange et d’interaction. L’intérêt croissant suscité par ces solides à structure lamellaire est essentiellement lié à leurs propriétés particulières et aux applications qui peuvent en résulter. Cette thèse concerne la synthèse de la caractérisation des composés d’intercalation de type AxMOXO4, nH2O où A est l’espèce cationique intercalée et (M= V et/ou Nb). Ces produits sont susceptibles de présenter des propriétés différentes de celle du réseau d’accueil. L’insertion des cations à partir des iodures correspondants a été réalisée selon une optimisation des conditions expérimentales (température, temps réactionnel et rapport [I-]/ [M5+]). Le taux d’insertion des cations est déterminé par iodométrie et les produits d’intercalation ont été caractérisés par des méthodes structurales (DRX), spectroscopiques (IR, MEB, EDX) et thermiques (TG et ATD). Le dosage de vanadium et de niobium des phases mixtes a été effectué au moyen de l’ICP. Le phosphate de vanadyle dihydraté VOPO4,2H2O a été employé pour l’intercalation rédox du potassium. Cette réaction s’accompagne d’une réduction de vanadium pentavalent, d’une préservation de l’aspect lamellaire et d’une contraction de l’espace interfoliaire qui est due aux attractions électrostatiques entre les feuillets chargés négativement et le cation de charge positive. Le Phosphate de niobyle trihydraté NbOPO4, 3H2O a été utilisé pour l’intercalation rédox d’ions mono et divalents (Na+, Sr2+ et Zn2+). Cette réaction conduit à la formation de composés avec des taux d’insertion faibles en raison de la grande stabilité du niobium à l’état d’oxydation (V). Les phases mixtes de vanadyle-niobyle (VxNb1-x) OPO4, nH2O, qui sont indexés dans le système quadratique, présentent une stabilité thermique plus importante que celle du précurseur VOPO4,2H2O et forment des solutions solides. L’intercalation des cations alcalins (Na+, K+ et Cs+), alcalino-terreux (Ba2+, Sr2+ et Ca2+) et du métal de transition Zn2+ ne modifie pas la structure en feuillet des phosphates mixtes vanadium-niobium.