Author: Annie-Kim LandryPublisher:
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Languages : fr
Pages : 109
Book Description
L'incorporation d'oxyde de niobium, un métal de transition à valence multiple, dans des verres de phosphates permettrait leur intégration dans des systèmes de détection de gaz à haute température puisqu'ils présentent des propriétés optiques et électriques modulables en fonction de la température et de l'atmosphère. Dans le cadre de cette maîtrise, les verres (60-x)P2O5-xNa2O-40Nb2O5 où x = 23, 27, 30 et 33 %mol ont été étudiés afin d'évaluer l'influence de la composition et de la température sur l'état d'oxydation du niobium. Sous forme d'oxyde, le niobium se retrouve généralement dans un état d'oxydation Nb(V) de forme Nb2O5, un composé incolore. Lorsque l'oxyde de niobium est réduit partiellement, il se retrouve sous forme NbO2 d'état d'oxydation Nb(IV) qui présente une coloration bleu-noir. Les verres ont été traités thermiquement sous air et sous atmosphère partielle d'hydrogène (90Ar/10H2) entre 450 et 630 °C. Les propriétés optiques ont été mesurées par spectrophotométrie UV-visible et permettent d'observer une large bande d'absorption dans le domaine du visible jusqu'au proche infrarouge suite aux traitements thermiques réducteurs. Une analyse de Résonance Paramagnétique Électronique (RPE) permet de révéler la présence d'espèces Nb4+ responsables de la coloration bleu-noir des verres. Les analyses Raman démontrent que le niobium se retrouve en sites octaédriques NbO6 pour toutes les compositions et qu'une diminution de la concentration en ions Na+ permet d'augmenter le nombre d'oxygènes pontants et favorise ainsi la réduction du niobium. De plus, les verres présentent une conductivité électrique mixte ionique-électronique entre 10−10 et 10−3 S·cm−1 sur une gamme de températures entre 25 et 575 °C. La conductivité ionique est due à la mobilité des ions Na+ dans le réseau vitreux et est plus importante lorsque la concentration de ce porteur de charge augmente. La conductivité électronique est due à la présence d'espèces Nb5+ et Nb4+. La coloration bleu foncé des verres ainsi que la conductivité électronique peuvent être expliquées par des phénomènes de transfert de charge soit respectivement le transfert de charge d'intervalence et le saut de petit polaron. Finalement, des analyses DRX, DSC, de densité, d'indice de réfraction et d'analyse thermogravimétrique (ATG) ont aussi été effectuées sur ces verres.
