| Titre : | Etude structurale et propriétés des oxydes de structure spinelle Ni1-xFexAl2O4 |
| Auteurs : | Warda Tibermacine, Auteur ; Mahmoud Omari, Directeur de thèse |
| Type de document : | Thése doctorat |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2019 |
| Format : | 1 vol. (114 p.) / 30 cm |
| Langues: | Français |
| Langues originales: | Français |
| Mots-clés: | Oxydes spinelle,sol-gel,diffraction des rayons X,analyse thermique,absorption optique,propriétés électrochimiques. |
| Résumé : |
Les oxydes Ni1-xFexAl2O4 (0 ≤ x ≤ 0.6), de type spinelle ont été préparés par la méthode sol-gel pour déterminer l'effet de la substitution de nickel par le fer sur les propriétés de l'oxyde. Les analyses par diffraction des rayons X, analyse thermique différentielle et thermogravimétrique, spectroscopie infrarouge, la microscopie électronique à balayage, Brunauer-Emmett-Teller, absorption optique et mesures électrochimiques, ont été utilisés pour caractériser la structure, la morphologie, les propriétés optiques et électrochimiques des échantillons. Les composés étudiés montrent une phase spinelle pure dans la gamme de température de calcination à (650-1000°C) et la solubilité du fer dans la structure NiAl2O4 était limitée de 50%. La bande interdite optique diminue avec l'augmentation de la substitution du fer de 2,88 à 1,83 eV. Les mesures électrochimiques indiquent que l'activité catalytique est fortement influencée par le dopage au fer. Les meilleures performances ont été atteintes avec l’électrode Ni0.7Fe0.3Al2O4. |
| Sommaire : |
Liste des symboles…………………………………………………..………………….......... 1 Liste des figures………………………………………………………………………………3 Liste des tableaux…………………………………………………………………………… .6 Introduction générale Introduction générale…………………………………………………………………………7 Références……………………………………………………………………………………11 Chapitre I : Etude bibliographique I.1. Introduction...........................................….. 12 I.2.Description générale……………………………………………………………………. 12 I.2.1. La structure spinelle………………………………………………………………….. 12 I.2.2. Groupes d'espace et symétrie ponctuelle…………………………………………… 16 I.2.3. Spinelles normaux et inverses : Distribution des cations dans les spinelles………… 18 I.2.4. La superstructure des spinelles : Ordre à longue portée des cations………………… 19 I.3. Taux d’inversion des spinelles………………………………………………………… 19 I.4. Défauts dans la structure spinelle………………………………………………………. 21 I.4.1. Description des défauts dans les cristaux………………………………………………21 I.4.2. Défauts ponctuels………………………………………………………………………21 I.4.3. Association des défauts ponctuels……………………………………………………...22 I.5. Mécanisme de la diffusion des défauts………………………………………………… 23 I.6. Propriétés semi-conductrices des oxydes métalliques………………………………… 24 I.6.1. Modèle des bandes…………………………………………………………………… 25 I.6.2. Niveau de Fermi………………………………………………………………………27 I.6.3. Etats localisé………………………………………………………………………… 28 I.6.4. Génération et recombinaison des paires électron-trou……………………………… 29 I.7. Applications des oxydes de type spinelle AB2O4 …………………………………… 30 I.7.1. Introduction………………………………………………………………………… 30 I.7.2. Piles à combustible ………………………………………………………………… 31 I.8. Eléments de base des piles à combustible à oxyde solide (SOFC)…………………… 33 I.8. 1. Principe de fonctionnement………………………………………………………… 34 I.8.2. Constituants d’une cellule SOFC…………………………………………………… 35 I.8.2.1. L’électrolyte………………………………………………………………………… 35 I.8.2.2. La cathode……………………………………………………………………………36 I.8.2.3. L’anode …………………………………………………………………………… 37 I.9. Capture et séquestration du dioxyde de carbone (CSC)……………………………….... 38 I.9.1. Séparation et capture du CO2 ………………………………………………………… 39 I.9.1.1. Capture du CO2 en précombustion………………………………………………… 40 I.9.1.2. L’oxycombustion……………………………………………………………………40 I.9.1.3. Capture du CO2 en postcombustion…………………………………………………40 I.9.2. La séquestration de CO2 ………………………………………………………………41 I.9.3. Autre solution envisageable pour la capture du CO2………………………………… 41 I.10. La Combustion en boucle chimique (CLC)…………………………………………… 41 I.10.1. Historique………………………………………………………………………… 41 I.10.2. Le principe de fonctionnement……………………………………………………… 42 I.10.3. Configurations utilisées pour le (CLC)………………………………………………43 I.10.4. Les combustibles utilisés…………………………………………………………… 44 I.11. Les transporteurs d'oxygène………………………………………………………… 45 I.11.1. Caractéristiques et propriétés……………………………………………………… 45 I.11.2. Capacité de transport de l'oxygène………………………………………………… 46 Références………………………………………………………………………………… 49 Chapitre II : Techniques expérimentales de synthèse et caractérisations II.1. Méthodes de préparation des oxydes mixtes……………………………………… 55 ΙΙ.1.1. Introduction……………………………………………………………………… 55 ΙΙ.1.2. La méthode sol gel……………………………………………………………… 55 ΙΙ.1.3. La Co-précipitation……………………………………………………………… 58 ΙΙ.1.4. Synthèse par réaction à l’état solide……………………………………………… 59 ΙΙ.2. Méthodes de caractérisations……………………………………………………… 59 ΙΙ.2.1. Analyses Thermiques par DSC, ATG, ATD……………………………………… 59 II.2.1.a. L'analyse thermogravimétrique (ATG)………………………………………… 60 II.2.1.b. L'analyse thermique différentielle (ATD)……………………………………… 61 II.2.1.c. Calorimétrie différentielle à balayage (DSC)…………………………………… 62 ΙΙ.2.2. Diffraction des rayons X-Méthode des poudres…………………………………… 62 ΙΙ.2.2.1. Principe d’obtention des spèctres………………………………………………… 63 ΙΙ.2.2.2. Détermination de la taille moyenne des cristallites………………………………. 66 ΙΙ.2.3. Spectroscopie infrarouge…………………………………………………………… 67 II.2.4. Microscopie électronique à balayage (MEB)……………………………………… .68 II.2.5. Technique BET (Braunuer- Emmett – Teller)……………………………………… 69 II.2.6. Mesure de la distribution poreuse par la méthode BJH……………………………. 72 II.2.6.1.Principe de la méthode BJH (Barrett,Joyner, Halenda)……………………………72 II.2.6.2. Les hypothèses relatives à la méthode BJH……………………………………… 73 II.2.7. Spectroscopie d’absorption UV-Visible du solide………………………………… 74 II.2.7.1. Principe……………………………………………………………………………74 II.2.8. Techniques électrochimiques expérimentales utilisées…………………………… 77 II.2.8.1. Montage expérimental…………………………………………………………… 77 II.2.8.1.1. La cellule électrochimique de mesure……………………………………………77 II.2.8.1.2. Les électrodes……………………………………………………………………77 II.2.8.1.3. La solution électrolyte……………………………………………………………78 II.2.9. Techniques électrochimiques utilisées……………………………………………… 79 II.2.9.1. Etude par voltammétrie cyclique à Balayage………………………………………79 II.2.9.2. Critères de discrimination entre les différents systèmes et mécanismes Electrochimiques……………………………………………………………………………80 Références………………………………………………………………………………… 82 Chapitre III : Résultats et discussions III.1. Introduction………………………………………………………………………… 84 III .2. Travaux antérieurs………………………………………………………………… 84 III .3. Préparation de l’oxyde Ni1-xFexAl2O4 par voie sol-gel…………………………… 86 III.4. Caractérisation Structurale des poudres de Ni1-xFexAl2O4........................................... 87 III.4.1. Analyse thermique (ATG/ATD) du précurseur…………………………………… 87 III.4.2. Analyses par diffraction des rayons X…………………………………………… 89 III 4.3. Analyse par spectroscopie infrarouge…………………………………………… 95 III.4.4. Analyse microstructurale des oxydes…………………………………………… 96 III.4.5. Mesure de la surface spécifique et étude de la porosité ………………………….. 98 III. 5. absorption optique………………………………………………………………… 100 III. 6. Etude électrochimique……………………………………………………………… 104 III. 6.1. Etude de l’activité Catalytique des électrodes en milieu alcalin………………… ..104 III.6.2. Etude de la stabilité des électrodes………………………………………………....106 Références………………………………………………………………………………… 109 Conclusion générale……………………………………………………………………… 112 |
| Type de document : | Thése doctorat |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/id/eprint/4461 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| TCH/66 | Théses de doctorat | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
