Etude de l'insertion dans le graphite du potassium et du sodium en présence d'oxygène

Abstract

L’action sur la graphite des métaux alcalins potassium et sodium liquides en présence d’une très faible quantité d’oxygène, conduit à des phases intercalaires totalement inédites, très riches en métal alcalin et surtout très stables chimiquement. Dans le cas du potassium, on a synthétisé cinq phases de premier stade, présentant des feuillets insérés constitués de bicouches de métal alcalin, dont l’empilement est stabilisé par la présence de très faibles quantités d’atomes d’oxygène (O/K ≈ 7%). En réduisant l’activité du potassium (faiblement oxydé), en le diluant dans un métal tel que le plomb, o a également préparé des composés à feuillets insérés bicouches de stade supérieur à 1. Dans le cas du sodium, le résultat est tout différent, puisqu’on obtient en effet une phase de stade 2, dont les feuillets insérés contiennent cette fois-ci d’importantes quantités d’oxygène : il s’agit en effet de véritables phases ternaires (O/Na ≈ 0,5). Une étude structurale détaillée a permis de monter que le feuillet inséré apparaissait en fait comme une tranche de peroxyde Na₂O₂ découpée perpendiculairement à son axe c. Divers mesures physiques auxquelles ont été soumises ces nouvelles phases ont permis de rassembler un certain nombre de renseignements sur leurs propriétés : mesures de résistivité électrique effectuées parallèlement et perpendiculairement aux plans de graphène, XANES en polarisation, RMN du ¹³C et du Na²³. Ces différentes techniques viennent apporter, entre autres choses des informations particulièrement utiles concernant la nature des liaisons qu’établissent entre eux les plans de graphène et les feuillets intercalés.