Nouveaux oxydes et oxyfluorures divisés à base de cérium à propriétés anti-UV

Abstract

This work deals with the synthesis and the characterization of Ce1-xCaxO2-x oxides and new Ce1-xCaxO2-x-y/2Fy oxyfluorides. The Ce1-xCaxO2-x oxides are well known for their UV-shielding ability. Then, the original feature of this work is the incorporation of Ca2+ and F- ions into ceria CeO2 leading to interesting optical properties. The strong electronegative character of F- ions contributes to reduce the electronic polarizability of the network and then the refractive index in visible range compared to Ce-Ca based oxides. 19F NMR spectroscopy was used to study the local environment of fluoride ions. The cerium local environment, the final fluorine content and the physico-chemical properties depend also on the tetravalent cations (Zr4+, Sn4+) partially substituted for Ce4+ cations. Finally, the fluorination of ceria is reported. The UV-shielding properties of these compositions are evaluated and correlated to the chemical composition and to structural features.

Ce travail est relatif à la synthèse et la caractérisation structurale des oxydes Ce1-xCaxO2-x et des nouveaux oxyfluorures Ce1-xCaxO2-x-y/2Fy. Les oxydes Ce1-xCaxO2-x ayant déjà fait l?objet de nombreuses études dans le cadre de l?absorption des rayonnements UV, l?originalité de ce travail consiste à introduire des ions Ca2+ et F- au sein de la cérine CeO2 pour mener à des propriétés optiques intéressantes. La présence du fluor, du fait de son caractère fortement électronégatif, contribue en effet à réduire la polarisabilité électronique du réseau et donc à abaisser l?indice de réfraction dans le domaine du visible par rapport aux oxydes à base de calcium et de cérium. L?environnement local des ions fluorures a été identifié grâce à la RMN du fluor. L?influence de cations tétravalents (Zr4+, Sn4+) sur l?environnement local du cérium, sur le taux final de fluor et sur les propriétés physico-chimiques, est également présentée ainsi que la fluoration de l?oxyde de cérium IV. Les propriétés d?absorption UV de ces composés sont évaluées et corrélées à la composition chimique et aux paramètres structuraux.