Chemical compositions - structures correlation of mixed oxides (Ce/Zr) with Pr4+/Pr3+ and reducibility properties

Corrélations compositions chimiques- structures d'oxydes mixtes (Ce/Zr) à base de Pr4+/Pr3+ et propriétés de réductibilité

Jonathan Abel (1)

1 ICMCB - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux

This work deals with the synthesis and the characterization of Pr1-zCezO2-y and Pr1-xZrxO2-y oxides. Various chemical compositions associated with mixed valence state Pr4+/Pr3+ concomitant to precise oxygen vacancies rate were isolated for compounds in both oxidized and reduced compounds. In the reduced state, different superstructures of the fluorine network were characterized by X-ray and neutrons diffraction. On the basis of magnetic measurements, X-ray absorption spectroscopy (XANES-EXAFS) at Zr K-edge and Pr and Ce LII/III-edges and the thermogravimetric analyses and\or TPR (Temperature Programmed Reduction), evolutions of Pr4+/Pr3+ rates in this series were estimated. Finally, in-situ measurements under reducing atmosphere by neutrons diffraction and EELS (Electron Energy Loss Spectroscopy) were realized to correlate chemical compositions- structural features and reducibility properties.

Ce travail est relatif à la synthèse et à la caractérisation d'oxydes mixtes Pr1-zCezO2-y et Pr1-xZrxO2-y. Différentes compositions chimiques associées à une valence mixte Pr4+/Pr3+ concomitant à un taux précis de lacunes d'oxygènes ont été isolées tant pour les composés à l'état oxydé que pour ces derniers réduits sous Ar/H2. A l'état réduit, différentes surstructures de la maille fluorine ont été caractérisées par diffraction des RX et de neutrons. Sur la base de mesures magnétiques, d'analyses par spectroscopie d'absorption X (XANES-EXAFS) aux seuils K du Zr et LIII du Ce/Pr et d'analyses thermogravimétriques et/ou TPR (Temperature Programmed Reduction), les évolutions des taux de Pr4+/Pr3+ dans cette série ont été déterminées. Enfin, des mesures in-situ sous atmosphère réductrice par diffraction de neutrons et EELS (Electron Energy Loss Spectroscopy) ont été réalisées dans l'objectif de corréler compositions chimiques- édifices structuraux et propriétés de réductibilité.

Mots clés: TGA; Reducibility properties; Praseodymium; Mixed oxides; Crystallographic structures; Neutrons diffraction; Fluorite; Superstructures; Oxidation number; Magnetic measurements; X-ray spectroscopy; EELS

Mots clés: Zirconium; Praséodyme; Cérium; Oxydes mixtes; Structures cristallographique; Diffraction de neutrons; Fluorine; Surstructures; Degré d'oxydation; Mesures magnétiques; Spectroscopie d'absorption X; EELS Propriétés de réductibilité; ATG; TPR

Domaines: Matériaux

Jonathan Abel. Corrélations compositions chimiques- structures d'oxydes mixtes (Ce/Zr) à base de Pr4+/Pr3+ et propriétés de réductibilité. Matériaux. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2011. Français. ⟨NNT : 2011BOR14334⟩. ⟨tel-00661383⟩