Microsc. Microanal. Microstruct. 8, 203-225 (1997)
DOI: 10.1051/mmm:1997118

X-Ray, Electron Diffraction and HREM studies of KHTi₄O₉, xH₂O Thermolysis: Characterization of K₄Ti₁₆O₃₄

Maryline Le Granvalet-Mancini¹, Anne Marie Marie¹, Christian Roucau², Mayté Caldes¹ et Luc Brohan<sup>1

1</sup>  Institut des Matériaux de Nantes, Laboratoire de Chimie des Solides, UMR CNRS 110, Université de Nantes, BP 32229, 44322 Nantes Cedex 3, France
²  Centre d'Élaboration de Matériaux et d'Études Structurales, Laboratoire d'Optique Électronique, UPR CNRS 8011, BP 4347, 31055 Toulouse, France

Abstract
The structure of the new phase K₄Ti16O₃₄ was determined from electron diffraction and high resolution electron microscopy data supported by X-ray and thermogravimetric analysis. K₂Ti₈₀O₁₇ obtained from the tetratitanate K₂Ti₄₀O₉ by a soft chemistry reaction transforms at 750 C into a high temperature form K₄Ti₁₆O₃₄. The "cut and projection" method is used to analyze the electron diffraction patterns and to determine the stacking sequences from geometrical feature of the diffraction patterns. The structure deduced from electron diffraction patterns and direct imaging can be described as resulting from a regular intergrowth of two tunnel titanates: the hexatitanate and an hypothetical decatitanate. As the homologous series of tunnels alkali titanates A₂TimO_2m+1 with m >= 6, the structure is derived from the lepidocrocite archetype. The formation mechanism of the regular block sequence is discussed.

Résumé
La structure de la nouvelle phase K4Ti16O34 a été étudiée à partir de l'analyse des données de diffraction électronique et microscopie haute résolution, complétée de la diffraction de RX et de l'analyse thermogravimétrique. K2Ti8O17 obtenu à partir du tetratitanate K2Ti4O9 par une réaction de "chimie douce" se transforme à 750 ° C sous une forme haute température K4Ti16O34. La méthode de "coupe et projection" est utilisée pour analyser les clichés de diffraction électronique et déterminer les séquences des taches de diffraction à partir de considérations géométriques. La structure, déduite des clichés de diffraction et des images de haute résolution, peut être décrite comme résultant de l'intercroissance de deux titanates à tunnels: l'hexatitanate et un hypothétique decatitanate. Comme les homologues de la série des titanates alcalins adoptant des structures à tunnels A2TimO 2m+ 1 avec m > 6, celle-ci dérive de la structure archétype lepidocrocite. Le mécanisme de formation de la succession de blocs réguliers est discuté.

PACS
6160 - Crystal structure of specific inorganic compounds.
8230L - Decomposition reactions pyrolysis, dissociation, and group ejection.

Key words
crystal structure -- electron diffraction -- potassium compounds -- pyrolysis -- thermal analysis -- transmission electron microscopy -- X ray diffraction -- electron diffraction -- HREM -- KHTi sub 4 O sub 9 .H sub 2 O thermolysis -- K sub 4 Ti sub 16 O sub 34 -- structure -- high resolution electron microscopy -- thermogravimetric analysis -- tetratitanate -- K sub 2 Ti sub 4 O sub 9 -- soft chemistry reaction -- cut and projection method -- electron diffraction patterns -- stacking sequences -- direct imaging -- regular intergrowth -- tunnel titanates -- hexatitanate -- decatitanate -- lepidocrocite archetype -- regular block sequence -- 750 C -- KHTi sub 4 O sub 9 H sub 2 O


© EDP Sciences 1997