Synthèse, caractérisation structurale et microsctructurale de nouveaux oxydes à base de fer dans le système Sr/Fe/M/O (M élément de transition)

Synthesis, structural and microstructural characterization of new iron-based oxides in the Sr/Fe/M/O system (M a transition element)

• Auteur / Autrice : Hélène Desmoulins
• Direction : Sylvie Malo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Caen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pérovskites

Oxydes des métaux de transition

Microscopie électronique en transmission

Monocristaux

Rayons X -- Diffraction

Structure cristalline (solides)

Synthèse inorganique

Résumé

Cette thèse est consacrée à la synthèse et la caractérisation structurale par diffraction des rayons X et microscopie électronique en transmission (MET) de nouveaux oxydes à base de fer. L’étude du système Sr/Fe/M/O (avec M un élément de transition ou post-transition) a conduit à la synthèse de composés relatifs à deux types structuraux. La première famille regroupe les composés du système Sr/B/O (avec B = Fe, Co et/ou Ga) dérivés de la ferrite de strontium Sr4Fe6O13- dont la charpente s’accommode des non-stœchiométries en oxygène. Ces structures, dites B-2201, sont caractérisées par une modulation d’occupation des atomes d’oxygène liée à la composition cationique des matériaux. La diffraction des rayons X sur monocristal a permis la résolution structurale de deux structures (une commensurable et une incommensurable) dans le formalisme des super-espaces à 4 dimensions. Les mesures physiques complètent cette étude. La deuxième famille concerne les composés du système Sr/Fe/Al/O de formulation AM2O4 dérivés de la tridymite SiO2. La charpente constituée de cycles de six tétraèdres MO4 joints par les sommets forme une structure en nids d’abeille où les gros cations (ici le strontium) s’insèrent. La microscopie électronique en transmission a mis en évidence la coexistence de quatre nouvelles phases de même composition, SrAl1,5Fe0,5O4, dont deux isotypes de l’aluminate SrAl2O4 et deux présentant une structure orthorhombique originale et les relations structurales entre ces différentes phases.

This thesis deals with synthesis and structural characterization by X-Ray diffraction and transmission electron microscopy (TEM) of new iron oxides. Studying the system Sr/Fe/M/O (with M a transition or post-transition element) led to the synthesis of compounds relating to two structural types. The first family regroups the Sr/B/O compounds (with B = Fe, Co and/or Ga) derived from the strontium ferrite Sr4Fe6O13- of which framework accepts different oxygen non-stoichiometries. These structures, called B-2201, are characterized by an occupation modulation of some oxygen atoms. Two structures (one commensurate and one incommensurate) have been resolved by X-Ray single crystal diffraction using the 4 dimensions super-spaces formalism. Physical measurements complete this study. The second family concerns the Sr/Fe/Al/O compounds corresponding to the formula AM2O4 derived from the tridymite SiO2. The framework, made of six MO4 edges-shared tetraedra cycles, forms a honeycomb structure in which big cations (here the strontium) are inserted. Transmission electron microscopy revealed the coexistence of four new phases with the same composition SrAl1,5Fe0,5O4 – two are isotypes of the aluminate SrAl2O4 and two exhibit original orthorhombic structures – and structural relationships between these different phases.