Étude du comportement structural, électronique, catalytique et électrochimique des oxydes d'intercalation (V2O5, MoO3, WO3 et ReO3) par des méthodes du premier principe

First principal study of the structural, electronic, catalytic and electrochemical behavior of intercalation oxides (V2O5, MoO3, WO3 and ReO3)

• Auteur / Autrice : Adlane D. Sayede
• Direction : Brahim Khelifa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Artois

Mots clés

Mots clés contrôlés

Théorie de la fonctionnelle de densité

Hartree-Fock, Méthode d'approximation

Oxydes des métaux de transition

Mots clés libres

État condensé

Surface

Structure électronique

Calcul AB initio

Adsorption

Hydrogène

Alcalin

Liaison chimique

Propriétés catalytiques et électrochimiques

Résumé

Ce travail concercne la détermination des propriétés structurales, électroniques, catalytiques et électrochimiques d'une classe d'oxydes d'intercalation (le pentoxyde de vanadium (V2O5), le trioxyde de molybdène (MoO3), le trioxyde de tungstène (WO3) et le trioxyde de rhénium (ReO3)). Deux méthodes de calcul dites du premier principe ont été utilisées : la méthode Hartree-Fock (HF) et la méthode des ondes planes augmentées linéairement (LPAW). Ces deux méthodes nous ont permis d'optimiser les résultats relatifs à chaque propriété étudiée. Les oxydes possèdent des liaisons à caractère ionocovalent que ce soit au niveau des structures volumiques ou surfaciques. Les oxygènes de surface de V2O5 et MoO3 se comportent comme des espèces chimiquement distinctes offrant ainsi une activité catalytique intéressante. L'adsorption de l'hydrogène par exemple se fait préférablement sur les oxygènes molybdenyls sur la surface (100) de alpha-MoO3. L'effet de l'intercalation du lithium sur la surface de V2O5 a été abordé. L'alcalin cède sa charge à la surface en modifiant légèrement les propriétés électronique et structurale de cette même surface. L'étude de l'intercalation d'alcalin tels le lithium, le sodium et le potassium dans les oxydes du type ReO3 montre que ces derniers modifient les propriétés structurales, électroniques et électrochimiques de ces matrériaux.

This work concerns the determination of the structural, electronic, catalytic and electrochemical properties of a class of intercalation oxides (the pentoxyde of vanadium (V2O5), the trioxyde of molybdenum (MoO3), the trioxyde of tungsten (WO3) and the trioxyde of rhenium (ReO3)). In this goal we have used two first principle calculation methods : the Hartree-Fock (HF) method and the linear augmented planes wave (LAPW) method. These two methods allowed us to optimize the results relative to every studied property. The studied have an ionocovalent character on the bulk and surface level. Surface oxygens of V2O5 and MoO3 behave as species chemically distinct so offering an interesting catalytic activity. The adsorption of the hydrogens for example preferably takes place on molybdenyls oxygens on the surface (100) of alpha-MoO3. The effect of the insertion of the lithium on the surface of V2O5 was approached and shown that lithium ions yield its charge to the surface, which gives slightly modified electronic and structural properties. Intercalation of alkaline such lithium, sodium and potassium in ReO3 type oxides shows a modification of the structural, electronic and electrochemical properties of these oxides.