Tantalate de sodium
Le tantalate de sodium est un composé chimique de formule NaTaO3. Il se présente sous la forme d'un solide cristallisé dans le système orthorhombique avec le groupe d'espace Pcnm (no 62, 4e position) sous forme massive, et dans le système monoclinique avec le groupe d'espace P2/m (no 10) lorsqu'il est obtenu par procédé sol-gel[4]. D'autres structures cristallines sont observées aux températures élevées[5].
| Tantalate de sodium | |
| Identification | |
|---|---|
| No CAS | |
| No ECHA | 100.031.623 |
| No CE | 234-799-4 |
| PubChem | 166006 |
| SMILES | |
| InChI | |
| Apparence | Solide blanc[1] |
| Propriétés chimiques | |
| Formule | NaTaO3 |
| Masse molaire[2] | 251,935 8 ± 0,000 9 g/mol Na 9,13 %, O 19,05 %, Ta 71,82 %, |
| Propriétés physiques | |
| Masse volumique | 7 g·cm-3[3] |
| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
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On peut obtenir du tantalate de sodium en faisant réagir de l'oxyde de tantale(V) Ta2O5 avec de l'hydroxyde de sodium NaOH[6] ou du carbonate de sodium Na2CO3 à 1 200 °C[4].
Le tantalate de sodium peut être utilisé comme photocatalyseur, notamment sous la forme d'un mélange de phases amorphes et pérovskite obtenues par exemple à partir de tantale Ta et d'éthanolate de sodium CH3CH2ONa dispersé dans l'éthanol CH3CH2OH avec de l'ammoniaque NH3 (aq)[7].
Dopé au lanthane, le NaTaO3:La est un photocatalyseur parmi les plus efficaces[8] qui offre un taux de craquage de l'eau sans réactif sacrificiel particulièrement élevé[9]. Il fonctionne aux ultraviolets et atteint un rendement quantique de 56 %. Il présente une structure en rainures nanométriques dont les bords fonctionnent comme des sites de production d'hydrogène H2 et le fond comme des sites de production d'oxygène O2.
L'addition de particules d'oxyde de nickel(II) NiO comme cocatalyseur facilite la production d'hydrogène ; ceci peut être réalisé à l'aide d'un procédé d'imprégnation avec une solution aqueuse d'hexahydrate de nitrate de nickel(II) (en) Ni(NO3)2·6H2O suivi par l'évaporation de la solution avec le photocatalyseur. Le tantalate de sodium a une bande de conduction d'énergie plus élevée que celle de l'oxyde de nickel, de sorte que les électrons injectés par absorption des photons ultraviolets dans la phase NaTaO3 sont plus facilement transférés dans la bande de conduction des particules de NiO pour la production d'hydrogène[10].
Notes et références
modifier- (en) Dale L. Perry, Handbook of Inorganic Compounds, CRC Press, 2016, p. 385. (ISBN 978-1-4398-1462-8)
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- (de) R. Blachnik, Taschenbuch für Chemiker und Physiker Band 3: Elemente, anorganische Verbindungen und Materialien, Minerale, Springer-Verlag, 2013, p. 628. (ISBN 978-3-642-58842-6)
- (en) Wan-Hsien Lin, « NaTaO3 photocatalysts of different crystalline structures for water splitting into H2 and O2 », Applied Physics Letters, vol. 89, no 21, , article no 211904 (DOI 10.1063/1.2396930, Bibcode 2006ApPhL..89u1904L, lire en ligne)
- (en) Brendan J. Kennedy, A. K. Prodjosantoso et Christopher J. Howard, « Powder neutron diffraction study of the high temperature phase transitions in NaTaO3 », Journal of Physics: Condensed Matter, vol. 11, no 33, , article no 6319 (DOI 10.1088/0953-8984/11/33/302, lire en ligne)
- (en) Toshiyuki Yokoi, Junya Sakuma, Kazuhiko Maeda, Kazunari Domen, Takashi Tatsumi et Junko N. Kondo, « Preparation of a colloidal array of NaTaO3 nanoparticles via a confined space synthesis route and its photocatalytic application », Physical Chemistry Chemical Physics, vol. 13, no 7, , p. 2563-2570 (DOI 10.1039/c0cp02141e, lire en ligne)
- (en) Tobias Grewe et Harun Tüysüz, « Amorphous and Crystalline Sodium Tantalate Composites for Photocatalytic Water Splitting », ACS Applied Materials & Interfaces, vol. 7, no 41, , p. 23153-23162 (PMID 26439706, DOI 10.1021/acsami.5b06965, lire en ligne)
- (en) Hanggara Sudrajat, Mitsunori Kitta, Ryota Ito, Sota Nagai, Tomoko Yoshida, Ryuzi Katoh, Bunsho Ohtani, Nobuyuki Ichikuni et Hiroshi Onishi, « Water-Splitting Activity of La-Doped NaTaO3 Photocatalysts Sensitive to Spatial Distribution of Dopants », The Journal of Physical Chemistry C, vol. 124, no 28, , p. 15285-15294 (DOI 10.1021/acs.jpcc.0c03822, lire en ligne)
- (en) Akihiko Kudo et Yugo Miseki, « Heterogeneous photocatalyst materials for water splitting », Chemical Society Reviews, vol. 38, no 1, , p. 253-278 (PMID 19088977, DOI 10.1039/b800489g, lire en ligne)
- (en) Hideki Kato, Kiyotaka Asakura et Akihiko Kudo, « Highly Efficient Water Splitting into H2 and O2 over Lanthanum-Doped NaTaO3 Photocatalysts with High Crystallinity and Surface Nanostructure », Journal of the American Chemical Society, vol. 125, no 10, , p. 3082-3089 (PMID 12617675, DOI 10.1021/ja027751g, lire en ligne)
