Effect of the surface structure on the departure from stoichiometry of Co₃O₄

¹ Institut Laue-Langevin 156X, 38042 Grenoble Cedex, France.
² Laboratoire de Catalyse Hétérogène et Homogène, ERA CNRS 458 Université des Sciences et Techniques de Lille, 59655 Villeneuse d'Ascq Cedex, France.

Abstract

The surface of an oxide may have a composition different from that of the bulk. A method of calculation of the composition of a powder from the surface structure is presented. It is applied to a Co₃O₄ sample for which data on composition are deduced from gravimetry, neutron scattering and magnetic susceptibility measurements. It is found that at most 20 % of the excess of oxygen above stoichimetry has to be attributed to cation vacancies, the rest being due to the surface. Charges are counted by the same method, showing that surface oxygen are almost exclusively O_-.

Résumé

La surface d'un oxyde peut avoir une composition différente de celle de l'intérieur. Une méthode permettant de calculer la composition d'une poudre à partir de la structure de sa surface est exposée. Elle est appliquée à un échantillon de Co₃O₄ pour lequel les informations expérimentales sur la composition sont déduites de pesées et de mesures de diffusion de neutrons et de susceptibilité magnétique. On constate que 20 % au plus de l’excès d'oxygène par rapport à la stoechiométrie doit être attribué à des lacunes cationiques, le reste étant dû à la surface. La même méthode permet de faire le bilan des charges et de montrer ainsi que les oxygènes de surface sont presqu'exclusivement dans l'état O^-.