Synthèse et caractérisation de matériaux à porosité contrôlée et leur application en électrocatalyse

Abstract

L’objectif de notre travail de thèse consiste à synthétiser de nouveaux matériaux poreux pour des applications énergétiques. En effet, trois grandes familles de matériaux ont été synthétisées telles que la bio-SBA-15, le rGO, et le TMS. Les matériaux siliciques mésoporeux organisés ont été préparés par deux méthodes différentes selon le précurseur de silice. La première méthode est une méthode classique où on a utilisé des sources de silices de TEOS, alors que dans la deuxième on a utilisé des sources préparées au sein de notre laboratoire. La nouvelle source est naturelle, préparée à partir du son d’orge. L’enveloppe d’orge a été traitée par une attaque chimique pour extraire de la silice, cette dernière a été mélangée avec l’hydroxyde de sodium pour produire le silicate de sodium. Ce dernier est utilisé comme un précurseur naturel pour la synthèse des bio-SBA-15. Les bio-SBA-15 ont été caractérisées en utilisant différentes techniques. Parmi celles-ci on cite l’adsorption et la désorption d’azote, la microscopie électronique à transmission, et la capacité d’adsorption du colorant de bleu de méthylène. Le bio-SBA-15 a présenté des propriétés identiques que celles de la SBA-15 synthétisée avec des sources de silice classiques. La deuxième famille de matériaux synthétisée est l’oxyde de graphène qui a été élaboré à partir des nanoparticules de graphite par voie hydrothermale par la méthode de HUMMERS. Le graphite a été oxydé pour avoir l’oxyde de graphite puis réduit par le NaBH4 comme un agent réducteur pour avoir l’oxyde de graphène réduit rGO. La troisième famille des matériaux est le sulfure de métal de transition TMS tel que NiS, CoS, NiCoS qui ont été élaborés avec des méthodes hydrothermales en une ou deux étapes de synthèse, puis caractérisés par DRX et MEB. Les matériaux élaborés ont été utilisés dans les réactions électrocatalytiques de dégagement et les réactions de réduction de dioxygène. L’SBA-15 et la bio-SBA-15 ne présentent aucune activité ni stabilité électrocatalytique vis-à-vis des réactions RDO et RRO. Tandis que les autres matériaux couplés au sulfure de métal de transition TMS avec l’oxyde de graphène réduit NiCOS@rGO présentent de meilleures performances électrocatalytiques en terme d’activité et de stabilité électrocatalytique vis-à-vis des réactions de dégagement et de réduction du dioxygène RDO et RRO.