Bonito Aristide KARAMOKO
a soutenu sa thèse
« Matériaux nanocomposites polymères/matériaux 2D exfoliés obtenus par émulsion de Pickering »
le mercredi 12 Juillet 2023 à 9h00
Devant le jury composé de :
- Bérangère TOURY, Maitre de Conférence, Université de Claude Bernard Lyon – Rapporteur
- David BOA, Professeur, Université Nangui Abrogoua – Rapporteur
- Renal BACKOV, Professeur, Université de Bordeaux – Examinateur
- Goussé Henri BRITON BI, Institut National Polytechnique Félix Houphouët-Boigny – Examinateur
- Philippe MIELE, Professeur, École Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier – Directeur de thèse
- Benjamin Kouassi YAO, Professeur, Institut National Polytechnique Félix Houphouët-Boigny – Co-Directeur de thèse
- Chrystelle SALAMEH, Maitre de Conférence, École Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier – Co-encadrant de thèse
- Damien Voiry, Chargé de Recherche CNRS, Université de Montpellier – Co-encadrant de thèse
Résumé :
La production de nanocomposites céramiques poreux à partir de précurseurs précéramiques offre des opportunités uniques pour différents domaines d’applications. En particulier, les céramiques dérivées de polymères (PDCs : Polymer-derived Ceramic) présentent un grand intérêt pour le stockage électrochimique de l’énergie en raison de leur grande stabilité chimique, faible expansion volumique et conductivité modérée. Dans ce travail, nous proposons, pour la première fois, l’élaboration des monolithes céramiques poreux en combinant la voie polymère précéramique avec la méthode des émulsions de Pickering en utilisant des matériaux 2D comme stabilisants. En raison de la sensibilité à l’eau des précurseurs de céramiques, nous avons développé une stratégie d’émulsions de Pickering « huile dans huile » pour préparer les nanocomposites poreux. Ces émulsions de Pickering « huile dans huile » ont été utilisées comme modèle pour la préparation de composites céramiques à base de graphène en utilisant le DMSO et le cyclohexane comme phases huileuses. Nos études systématiques ont montré que les émulsions de Pickering DMSO/cyclohexane étaient stables. Dans un premier temps, l’adsorption de nanofeuillets d’oxyde de graphène à l’interface DMSO/cyclohexane a été induite par l’ajustement de la chimie de surface du matériau. Le processus d’émulsification a été l’un de facteurs favorisant la formation d’émulsions de Pickering stables. Ces monolithes poreux ont été utilisés comme matériaux d’électrode pour des réactions électrochimiques, notamment pour le stockage électrochimique de l’énergie en utilisant la technologie Li-ions. Les performances des différentes compositions ont été évaluées et ont permis d’obtenir des capacités de charge/décharge comparables à celles de la littérature. Les résultats obtenus ont montré l’importance capitale de la structure poreuse des monolithes dans le processus d’insertion/extraction des ions lithium par rapport à la céramique SiOC dense. Dans ce travail de thèse, ces monolithes poreux ont délivré des capacités spécifiques élevées et supérieurs à celle de la capacité théorique du graphite (372 mAh g-1). La présence d’une porosité hiérarchique au sein des nanocomposites a fourni des voies pour le transport efficace des ions Li +, tout en raccourcissant les longueurs de diffusion par rapport à l’électrode non poreux SiOC. La forte perte de capacités irréversibles au cours du premier cycle a été associé à un plus grand nombre de réactions de lithiation irréversibles impliquant les phases riches en carbone.et à l’interface électrolyte solide (SEI).
Toutefois, cette étude a permis de conclure qu’une surface spécifique plus importante n’est pas toujours associée à une capacité spécifique plus élevée. Par ailleurs, les monolithes poreux nommé SiOC-GO-R16 (23%, 900 °C) avec 23% massique d’oxyde de graphène modifié et une température de pyrolysé de 900 °C ont montré un meilleur potentiel d’être utilisé comme support catalytique pour les réactions de transestérifications. En particulier le catalyseur Pd/SiOC-GO-R16 (23%, 900 °C), obtenu par dépôts de couches atomiques (ALD) du palladium se sont révélés être des catalyseurs efficaces pour la conversion des acides gras provenant de l’huile d’hévéa en esters méthyliques. Cette transformation est importante car les esters méthyliques issus de l’huile végétale peuvent être utilisés comme biocarburants, offrant ainsi une alternative renouvelable et respectueuse de l’environnement aux carburants fossiles.
Mots clés : Émulsion de Pickering, Oxyde de Graphene, Céramiques dérivées de polymères, nanocomposite
