[PDF] RELATIONS STRUCTURES-PROPRIETES DANS LE SYSTEME

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PRESENTEE A

L'UNIVERSITE BORDEAUX 1

ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES CHIMIQUES

Par Hamdi BEN YAHIA

POUR OBTENIR LE GRADE DE

DOCTEUR

SPECIALITE : PHYSICO-CHIMIE DE LA MATIERE CONDENSEE

SYNTHESES, ETUDES STRUCTURALES ET PROPRIETES

MAGNETIQUES DANS DES PHOSPHATES ET DES VANADATES

DE FORMULATION A

I A' II B V O 4 (A: alcalin, Ag, Cu; A': Cd, Cu, Mn, Mg; B: P, V)

Thèse dirigée par:

Jacques DARRIET et Etienne GAUDIN

Soutenue le 29 Septembre 2006, devant la Commission d'Examen formée de: M. C. Delmas Directeur de Recherche, ICMCB-CNRS, Bordeaux Président M. J. P. Attfield Professeur, CSEC, Université d'Edinburgh Rapporteur M. M. Drillon Directeur de Recherche, IPCMS-CNRS, Strasbourg Rapporteur M. J. DarrietDirecteur de Recherche, ICMCB-CNRS, Bordeaux Examinateur M. E. Gaudin Maître de Conférences, ICMCB, Université Bordeaux 1 Examinateur

M. C. Lecomte Professeur, LCM3B, Université Henri Poincaré, Nancy Examinateur N° d'ordre : 3222

A mes parents,

à mes frères et soeur,

et à mes proches.

Remerciements

Remerciements

Mes premiers remerciements vont à Monsieur Claude Delmas directeur de recherche au CNRS et directeur de l'Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux pour m'avoir accueilli au sein du laboratoire et pour avoir présidé le jury de cette thèse. Je remercie tout particulièrement Jacques Darriet, directeur de recherche au CNRS, pour m'avoir permis de me joindre à son équipe et d'effectuer mes travaux de thèse dans d'excellentes conditions. Jacques, je vous remercie de m'avoir proposé un sujet de thèse original et passionnant, pour la confiance que vous m'avez accordée, pour votre disponibilité,

vos compétences scientifiques indéniables, pour votre patience et pour avoir assisté à ma

soutenance de thèse malgré vos problèmes de santé.

Je remercie sincèrement Etienne Gaudin, Maître de conférence à l'Université Bordeaux 1,

pour avoir co-dirigé cette thèse et suivi mon travail avec grand intérêt tout au long de ces trois

années. Sa disponibilité ainsi que son enthousiasme ont été d'une grande importance dans le

déroulement de ce travail. Etienne, je te remercie de la patience dont tu as si souvent fait preuve face à mes nombreuses sollicitations autant sur le plan du travail que sur le plan personnel et de m'avoir encouragé et soutenu. Je souhaite remercier vivement Monsieur Jean Paul Attfield, Professeur à l'Université d'Edinburgh (CSEC) et Monsieur Marc Drillon directeur de recherche au CNRS (IPCMS, Strasbourg) pour m'avoir fait l'honneur d'accepter la lourde tâche de juger ce travail au plus fort de l'été et pour leurs critiques constructives. Je remercie très chaleureusement Monsieur Claude Lecomte, Professeur à l'Université Henri Poincaré Nancy I (LCM3B), pour son amabilité et pour m'avoir fait l'honneur de faire partie du jury de cette thèse. Je voudrais remercier tout les membres de l'ancienne équipe IV plus précisément Bernard Chevalier, Jean Louis Bobet, François Weill et Joël Villot pour leur gentillesse et leur bonne humeur et j'associe à ces remerciements les membres de l'ancienne équipe II. Je remercie Antoine Villesuzanne pour les calculs DFT et pour les différentes discussions enrichissantes que nous avons eues ensemble.

Remerciements

SOMMAIRE

Sommaire

INTRODUCTION GENERALE

Introduction générale.............................................................................................................. 1

CHAPITRE 1

Rappels structuraux sur les composés A

+I A" +II B +V O 4 (A = alcalin,

Cu, Ag, NH

4 , Tl; A" = Be, Mg, élément de transition 3d; B = P, V)

I-Les composés A

2 BO 4

.......................................................................................................... 4

II-Les composés AA"BO

4

..................................................................................................... 6

II-1-Les structures de l"olivine, de la maricite, du type Na 2 CrO 4 et du spinelle........... 9

II-1-a-Structure de l"olivine............................................................................................. 9

II-1-b-Structure de la maricite...................................................................................... 11

II-1-c-Structure type Na

2 CrO 4 ....................................................................................... 12 II-1-d-Types structuraux de formulation générale A"BO 4 ....................................... 14

II-1-e-La structure spinelle............................................................................................ 16

II-1-f-Filiations structurales entre les structures de l"olivine, de type Na 2 CrO 4 , de la

maricite et du spinelle.......................................................................................... 18

II-1-f-1-Comparaison olivine - type Na

2 CrO 4 ........................................................... 18

II-1-f-2-Filiation structure spinelle - type Na

2 CrO 4 .................................................. 19 II-1-f-3-Comparaison de la structure maricite et du type Na 2 CrO 4 .......................... 20

II-1-f-4-Transformation olivine - spinelle................................................................. 21

II-2-Descriptions des structures stuffed tridymite, beryllonite et zéolite ABW.......... 22

II-2-a-Introduction........................................................................................................ 22

II-2-b-La structure stuffed tridymite............................................................................. 23

II-2-c-Beryllonite........................................................................................................... 24

II-2-d-Zéolite ABW........................................................................................................ 25

III-conclusion........................................................................................................................ 28

Sommaire

CHAPITRE 2

Les séries A

1-x Cd x/2 x/2 CdVO 4 (A = Li, Na) 0 dd dd.... 30

I-1-Etude sur poudre......................................................................................................... 30

I-1-a-Produits de départ................................................................................................. 30

I-1-a-1-CdO............................................................................................................... 30

I-1-a-2-LiVO

3

............................................................................................................. 30

I-1-b-Synthèse et caractérisation de la solution solide Li 1-x Cd x/2 x/2 CdVO 4 pour 0

dd.............................................................................................................. 30

I-1-b-1-LiCdVO

4 (x = 0) et LiCd 4 (VO 4 3 (Li 1/3 Cd 1/3 1/3 CdVO 4 (x = 2/3))................ 30

I-1-b-2-La série Li

1-x Cd x/2 x/2 CdVO 4

0 d x d 2/3...................................................... 34

I-2-Etude sur monocristal................................................................................................. 36

I-2-a-Préparation des monocristaux et collecte des données....................................... 36

I-2-b-Structures cristallines de LiCdVO

4 et Li 7/9 Cd 1/9 1/9 CdVO 4 ................................ 36

I-2-b-1-Affinement de LiCdVO

4 ................................................................................. 36

I-2-b-2-Affinement de Li

7/9 Cd 1/9 1/9 CdVO 4 ............................................................... 38 I-2-b-3-Description et discussion des structures de LiCdVO 4 et Li 7/9 Cd 1/9 1/9 CdVO 4 I-2-c-Structures cristallines des phases modulées Li 1-x Cd x/2 x/2 CdVO 4 pour 1/2

dd........................................................................................................... 40

I-2-c-1-Affinement de Li

1/3 Cd 1/3 1/3 CdVO 4 ............................................................... 41

I-2-c-2-Structure de Li

1/3 Cd 1/3 1/3 CdVO 4 .................................................................. 44

I-2-c-3-Affinement de Li

3/7 Cd 2/7 2/7 CdVO 4 (x = 4/7) et de Li 4/10 Cd 3/10 3/10 CdVO 4

(x = 3/5).......................................................................................................... 46

I-2-c-4-Affinement de Li

1/2 Cd 1/2 1/2 CdVO 4 (x = 1/2)................................................ 46

I-2-c-5-Evolution structurale dans la série Li

1-x Cd x/2 x/2 CdVO 4 (x = 1/2, 4/7, 3/5 et

2/3).................................................................................................................. 55

II-Le système NaCdVO

4 - Cd 1/2 1/2 CdVO 4 , la série Na 1-x Cd x/2 x/2 CdVO 4 0dd

...................................................................................................................... 56

II-2-Caractérisation de la solution solide Na

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