Étude par spectroscopie des photoélectrons d'une sillénite

Résumé En Fr

Bismuth oxide α-Bi₂O₃ heated with water in sealed silica tubes is changed by hydrothermal process into samples which contain mainly a cubic compound (a = 10.12 Å) similar to Bi₁₂SiO₂₀. Impurities (in amount less than 10 %) are also found : these may be bismuth silicate Bi₄(SiO₄)₃ and silica. Electron spectroscopy has shown that the silicon in the sample has exactly the same spectrum as silica (amorphous SiO₂) or silicates. At least two 0ls peaks may be found in the E.S.C.A. spectrum of the sillenite ; the first one at 529.5 eV in due to oxygen atoms bound to Bi atoms the second one at 532.4 eV characterizes oxygen atoms linked to the Si atoms. The energy of this peak agrees with the SiO₄ coordination of Si in sillenite. Furthermore Bi⁵⁺ is not found. These results are in accordance with the Bi₁₂SiO₂₀ structure but the presence of Bi₄(SiO₄)₃ or SiO₂ as impurities is possible. On the other hand an oxygen-deficient formula for the sillenite like compound such as Bi₂₂Si₃O₃₉ may not be ruled out completely. But structural considerations on sillenites would rather discard that assumption.

Le traitement hydrothermal de l'oxyde de bismuth α-Bi₂O₃ en présence de silice conduit à des échantillons contenant une phase cristallisant dans le système cubique (a = 10,12 Å) et comparable à la sillénite Bi₁₂SiO₂₀. Des impuretés (< 10%) accompagnent cette phase. Toutes n'ont pas pu être identifiées mais il y a probablement de la silice et peut être du silicate de bismuth Bi₄(SiO₄)₃. La spectroscopie des photoélectrons a montré, grâce aux pics à 103,1 eV et 532,4 eV que l'état chimique du silicium dans la sillénite est tout à fait le même que dans la silice amorphe ou dans les silicates. En particulier, il y a au moins deux pics 01s dans le spectre ESCA de la sillénite un à 529,5 eV qui caractérise des atomes d'oxygène liés au bismuth, l'autre à 532,4 eV qui caractérise des atomes d'oxygène liés au silicium. L'énergie de ce dernier pic est en accord avec la coordinence SiO₄ dans la sillénite. De plus, Bi⁵⁺ n'est pas observé dans nos échantillons. Ces résultats sont compatibles avec les trois structures de Bi₁₂SiO₂₀, Bi₄(SiO₄)₃ et SiO₂. D'autre part, la possibilité d'une formule lacunaire en oxygène — par exemple Bi₂₂Si₃O₃₉ — est envisagée. Bien qu'elle ne soit pas tout à fait à écarter cette hypothèse semble moins probable, compte-tenu des structures des sillénites.