Sur de nouveaux diphosphates de métaux de tansition : AMP2O7(A : Li, Na; M : Fe, Cr) et Na2CoP2O7

Abstract

La richesse du sol marocain en phosphates justifie l’importance et l’intérêt de la recherche sur les matériaux phosphatés. Les composés phosphatés trouvent leurs applications dans plusieurs domaines de la vie courante : agro-alimentaire, verres, luminescence, catalyse, matériaux d’électrodes, électrolytes solides… Après une étude bibliographique approfondie sur les pyrophosphates, la méthode d’élaboration des diphosphates étudiés a été présentée. Diverses techniques d’analyses (diffraction des rayons X sur poudre, analyse thermique différentielle, analyse thermogravimétrique, spectroscopie de vibration IR et Raman, spectrométrie d’impédances complexes, mesures magnétiques et quelques tests électrochimiques) ont été utilisés pour la caractérisation des matériaux phosphatés. Le composé Na2CoP2O7 montre que cette structure peut être décrite comme une alternance des couches de sodium et des couches de [CoP2O7]. Au sein des couches [CoP2O7], les tétraèdres CoO4 partagent leurs sommets avec quatre PO4 différents, eux-mêmes liés entre eux par un sommet. Ce matériau est un bon conducteur ionique, propriété qui se traduit par l’effet de blocage des porteurs de charge (Na+) au niveau des joints de grains. La description structurale du système LiCryFe1-yP2O7 a été effectuée. Les octaèdres MO6 (M : Fe, Cr) et les tétraèdres formant les groupes (P2O7) ont des sommets en commun et forment un réseau tridimensionnel. Les canaux délimités par ces entités MO6 et P2O7 logent les ions lithium. L’étude des propriétés magnétiques de ce système montre la prédominance des interactions antiferromagnétiques à basse température, résultat du couplage fort entre les ions Fe3+. Les propriétés électrochimiques de LiFeP2O7 et LiCr0.2Fe0.8P2O7 ont été étudiées en utilisant ces matériaux comme électrodes positives des batteries au lithium. La substitution du chrome au fer induit un changement radical tant au niveau du comportement électrochimique que sur les transitions structurales au cours du cyclage. La dernière partie a été consacrée aux composés homologues NaCryFe1-yP2O7 dont la structure peut être décrite comme une structure à cages délimitées par des groupements pyrophosphates [P2O7] et des octaèdres [MO6] entrainant la formation des blocs [MP2O11] où sont localisés les ions sodium. La spectroscopie Mössbauer révèle l’existence des ions Fe3+ à spin fort dans des sites octaédriques.