Chimie douce preparation of CuxZn3−xV2O7(OH)2·yH2O isostructural to trigonal zinc pyrovanadate

New CuxZn3−xV2O7(OH)2·yH2O (0 < x ≤ 1.5) isostructural to zinc pyrovanadate Zn3V2O7(OH)2·2H2O, were successfully prepared by using a chimie douce technique. The method consists in mixing zinc nitrate and copper nitrate with a boiling solution of vanadium oxide (obtained by reacting V2O5 with few millilitres of 30 vol.% H2O2 followed by addition of distilled water). When ammonium hydroxide NH4OH 10% was added (pH ≈ 6), a precipitate was obtained. Using powder X-ray diffraction data, the crystal structures of as-prepared samples were determined by Rietveld refinement. Copper substitutes zinc in the zinc pyrovanadate lattice and is found to introduce distortion in the structure, which is mainly due to the Jahn–Teller effect. Distortion becomes more pronounced when the amount of copper is increased. This restricts the amount of copper which can be incorporated in the hexagonal zinc pyrovanadate lattice.

RésuméDe nouveaux composés CuxZn3−xV2O7(OH)2·yH2O (0 < x ≤ 1.5) isostructuraux au pyrovanadate de zinc Zn3V2O7(OH)2·2H2O ont été préparés avec succès en utilisant la chimie douce. La méthode consiste à mélanger le nitrate de zinc et le nitrate de cuivre avec une solution bouillante d'oxyde de vanadium (obtenue en faisant réagir V2O5 avec quelques millilitres de H2O2 30% vol. puis par ajout d'eau distillée). Quand l'hydroxyde d'ammonium NH4OH 10% est ajouté, un précipité se forme (pH ≈ 6). En utilisant des données de diffraction de rayons X sur poudre, les structures cristallines des échantillons préparés ont été déterminées par raffinement Rietveld. Le cuivre substitue le zinc dans la structure du pyrovanadate de zinc. La structure presente des distorsions, qui sont surtout liées a l'effet Jahn–Teller. La distorsion devient plus prononcée quand la quantité de cuivre est augmentée. Cela restreint la quantité de cuivre qui peut être incorporé dans la maille hexagonale du pyrovanadate de zinc.