Élaboration et caractérisation de nouveaux matériaux composites à base de manganèse / Saidi, Yasmine

Public ISBD Titre : Élaboration et caractérisation de nouveaux matériaux composites à base de manganèse Type de document : document électronique Auteurs : Saidi, Yasmine, Auteur ; Bougeuttoucha, Darine, Auteur ; Djamel Selloum, Directeur de thèse Editeur : Sétif:UFA1 Année de publication : 2025 Importance : 1 vol (47 f .) Format : 29cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : Base de Manganèse (Mn) Polyaniline (PANI), Carbone vitreux (CV) Hydrogène (HER) Stockage d’énergie Index. décimale : 541 Chimie physique,chimie inorganique Résumé : Résumé Ce mémoire explore la conception et l'analyse de matériaux composites à base de manganèse (Mn) et de polyaniline (PANI), dans le but d'améliorer leurs performances électrochimiques, notamment pour la réaction de réduction de l’hydrogène (HER). La synthèse des électrodes a été réalisée par électrodéposition directe et indirecte sur du carbone vitreux (CV). Les techniques utilisées incluent la voltamétrie cyclique, la chronoampérométrie et la diffraction des rayons X. Les résultats expérimentaux montrent que l'incorporation indirecte du Mn dans la PANI permet une meilleure dispersion et une plus grande efficacité catalytique, rendant ces composites prometteurs pour les applications dans les batteries rechargeables et les dispositifs de production d’hydrogène Note de contenu : Sommaire Introduction générale ........................................................................................................................ 1 CHAPITRE I :Matériaux Électrochimiques Avancés I-1 Manganèse Métallique et Applications Électrochimiques ........................................................... 4 I-1-1 Historique et importance industrielle ................................................................................... 4 I-1-2 Propriétés physiques et chimiques du Mn⁰ ........................................................................... 4 I-1-3 Synthèse électrochimique et structure des dépôts ................................................................ 5 I-1-4 Réactivité électrochimique et applications catalytiques ....................................................... 5 I-1-4-1 Électrooxydation du formaldéhyde (CH₂O) .................................................................. 5 I-1-4-2 Réduction du peroxyde d'hydrogène (H₂O₂) ................................................................. 6 I-1-4-3 Réduction de l'oxygène (ORR) ...................................................................................... 6 I-1-4-4 Réaction de dégagement d'hydrogène (HER) ............................................................... 6 I-1-5 Stockage d’énergie : batteries et supercondensateurs .......................................................... 7 I-1-6 Comparaison avec d'autres métaux ..................................................................................... 7 I-2 Polymères Conducteurs pour l’Électrochimie............................................................................. 8 I-2-1 Introduction aux polymères conducteurs ............................................................................. 8 I-2-2 Mécanisme de conduction et structure moléculaire ............................................................. 8 I-2-3 Synthèse des polymères conducteurs .................................................................................... 9 I-2-4 Types de polymères conducteurs .......................................................................................... 9 a) Polymères conducteurs électroniques.................................................................................... 9 b) Polymères conducteurs ioniques ........................................................................................... 9 I-2-5 Polyaniline .......................................................................................................................... 10 I-2-6 Applications de la polyaniline ............................................................................................. 10 I-2-7 Étude de cas : polyaniline dopée ......................................................................................... 11 I-3 Électrodes Modifiées : Techniques, Matériaux et Performances .............................................. 11 I-3-1 Concepts fondamentaux ..................................................................................................... 11 I-3-2 Méthodes de modification: ................................................................................................. 11 I-3-3 Matériaux utilisés ............................................................................................................... 12 I-3-4 Applications spécifiques...................................................................................................... 12 I-3-5 Exemple approfondi : Électrode Cu/Mn/PANI .................................................................. 12 I-3-6 Électrocatalyse de l'hydrogène (HER) par le manganèse (Mn) ......................................... 12 I-3-6-1 Mécanisme de l’HER en milieu alcalin........................................................................ 12 I-3-6-2 Avantages du manganèse pour l’HER ........................................................................ 13 I-3-6-3 Exemples de catalyseurs à base de Mn ........................................................................ 13 I-3-7 Defies et solutions: .............................................................................................................. 14 I-3-8 Étude de cas : Mn/PANI en milieu alcalin ......................................................................... 14 I-3-9 Perspectives et défis ............................................................................................................ 14 Conclusion ....................................................................................................................................... 15 CHAPITRE II : Méthodologie expérimentale et techniques de caractérisation électrochimique et physique. II- Conditions expérimentales ......................................................................................................... 19 II-1 Cellule électrochimique ............................................................................................................ 19 II-1-1 Produits chimiques ............................................................................................................ 20 II-2 Technique électrochimique ....................................................................................................... 20 II-2-1 La voltamétrie cyclique ..................................................................................................... 20 II-2-1-1 Définition .................................................................................................................... 20 II-2-1-2 Principe ...................................................................................................................... 21 II-2-1-3 Avantages de la voltamétrie cyclique ......................................................................... 22 II-3 La chronoampérométrie........................................................................................................... 23 II-3-1 Montage et appareillage électrochimique ......................................................................... 24 II-3-2 Électrodes .......................................................................................................................... 24 II-4 Technique de caractérisation .................................................................................................... 25 II-4-1 La diffraction des rayons X (DRX) ................................................................................... 25 Conclusion ....................................................................................................................................... 27 CHAPITRE III : Etude électrochimique d’oxydoréduction de Mn sur CV III-1 Electrodéposition du manganèse sur CV : III-1-1 Essai à blanc ..................................................................................................................... 30 III-1-2 Effet du pH du milieu ...................................................................................................... 31 III-1-3 Effet de la vitesse de balayage.......................................................................................... 32 III-1-4 Effet de la concentration du milieu ................................................................................. 33 III-1-5 Effet du balayage répétitif ............................................................................................... 34 III-1-6 Voltamétrie cyclique ........................................................................................................ 35 Électropolymérisation de CV .................................................................................................. 35 III-1-7 Chronoampérométrie ...................................................................................................... 37 III-1-8 Étude de l'incorporation du manganèse (Mn) dans le film de polyaniline sur CV ......... 39 III-1-8-1 Dépôt par méthode directe (Voltammétrie Cyclique) .............................................. 39 III-1-8-2 Dépôt par méthode indirecte (trempage) .................................................................. 40 III-1-8-2-1 Effet de temps d’immersion ................................................................................. 41 III-1-9 Application des électrodes modifiées dans la catalyse de la réaction de réduction de l’hydrogène .................................................................................................................................. 42 III-1-10 Analyse structurale par diffraction des rayons X (DRX) .............................................. 43 Conclusion ....................................................................................................................................... 44 Conclusion Générale ....................................................................................................................... 46 Résumé ............................................................................................................................................ 47 Côte titre : MACH/0372 Élaboration et caractérisation de nouveaux matériaux composites à base de manganèse [document électronique] / Saidi, Yasmine, Auteur ; Bougeuttoucha, Darine, Auteur ; Djamel Selloum, Directeur de thèse . - [S.l.] : Sétif:UFA1, 2025 . - 1 vol (47 f .) ; 29cm. Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : Base de Manganèse (Mn) Polyaniline (PANI), Carbone vitreux (CV) Hydrogène (HER) Stockage d’énergie Index. décimale : 541 Chimie physique,chimie inorganique Résumé : Résumé Ce mémoire explore la conception et l'analyse de matériaux composites à base de manganèse (Mn) et de polyaniline (PANI), dans le but d'améliorer leurs performances électrochimiques, notamment pour la réaction de réduction de l’hydrogène (HER). La synthèse des électrodes a été réalisée par électrodéposition directe et indirecte sur du carbone vitreux (CV). Les techniques utilisées incluent la voltamétrie cyclique, la chronoampérométrie et la diffraction des rayons X. Les résultats expérimentaux montrent que l'incorporation indirecte du Mn dans la PANI permet une meilleure dispersion et une plus grande efficacité catalytique, rendant ces composites prometteurs pour les applications dans les batteries rechargeables et les dispositifs de production d’hydrogène Note de contenu : Sommaire Introduction générale ........................................................................................................................ 1 CHAPITRE I :Matériaux Électrochimiques Avancés I-1 Manganèse Métallique et Applications Électrochimiques ........................................................... 4 I-1-1 Historique et importance industrielle ................................................................................... 4 I-1-2 Propriétés physiques et chimiques du Mn⁰ ........................................................................... 4 I-1-3 Synthèse électrochimique et structure des dépôts ................................................................ 5 I-1-4 Réactivité électrochimique et applications catalytiques ....................................................... 5 I-1-4-1 Électrooxydation du formaldéhyde (CH₂O) .................................................................. 5 I-1-4-2 Réduction du peroxyde d'hydrogène (H₂O₂) ................................................................. 6 I-1-4-3 Réduction de l'oxygène (ORR) ...................................................................................... 6 I-1-4-4 Réaction de dégagement d'hydrogène (HER) ............................................................... 6 I-1-5 Stockage d’énergie : batteries et supercondensateurs .......................................................... 7 I-1-6 Comparaison avec d'autres métaux ..................................................................................... 7 I-2 Polymères Conducteurs pour l’Électrochimie............................................................................. 8 I-2-1 Introduction aux polymères conducteurs ............................................................................. 8 I-2-2 Mécanisme de conduction et structure moléculaire ............................................................. 8 I-2-3 Synthèse des polymères conducteurs .................................................................................... 9 I-2-4 Types de polymères conducteurs .......................................................................................... 9 a) Polymères conducteurs électroniques.................................................................................... 9 b) Polymères conducteurs ioniques ........................................................................................... 9 I-2-5 Polyaniline .......................................................................................................................... 10 I-2-6 Applications de la polyaniline ............................................................................................. 10 I-2-7 Étude de cas : polyaniline dopée ......................................................................................... 11 I-3 Électrodes Modifiées : Techniques, Matériaux et Performances .............................................. 11 I-3-1 Concepts fondamentaux ..................................................................................................... 11 I-3-2 Méthodes de modification: ................................................................................................. 11 I-3-3 Matériaux utilisés ............................................................................................................... 12 I-3-4 Applications spécifiques...................................................................................................... 12 I-3-5 Exemple approfondi : Électrode Cu/Mn/PANI .................................................................. 12 I-3-6 Électrocatalyse de l'hydrogène (HER) par le manganèse (Mn) ......................................... 12 I-3-6-1 Mécanisme de l’HER en milieu alcalin........................................................................ 12 I-3-6-2 Avantages du manganèse pour l’HER ........................................................................ 13 I-3-6-3 Exemples de catalyseurs à base de Mn ........................................................................ 13 I-3-7 Defies et solutions: .............................................................................................................. 14 I-3-8 Étude de cas : Mn/PANI en milieu alcalin ......................................................................... 14 I-3-9 Perspectives et défis ............................................................................................................ 14 Conclusion ....................................................................................................................................... 15 CHAPITRE II : Méthodologie expérimentale et techniques de caractérisation électrochimique et physique. II- Conditions expérimentales ......................................................................................................... 19 II-1 Cellule électrochimique ............................................................................................................ 19 II-1-1 Produits chimiques ............................................................................................................ 20 II-2 Technique électrochimique ....................................................................................................... 20 II-2-1 La voltamétrie cyclique ..................................................................................................... 20 II-2-1-1 Définition .................................................................................................................... 20 II-2-1-2 Principe ...................................................................................................................... 21 II-2-1-3 Avantages de la voltamétrie cyclique ......................................................................... 22 II-3 La chronoampérométrie........................................................................................................... 23 II-3-1 Montage et appareillage électrochimique ......................................................................... 24 II-3-2 Électrodes .......................................................................................................................... 24 II-4 Technique de caractérisation .................................................................................................... 25 II-4-1 La diffraction des rayons X (DRX) ................................................................................... 25 Conclusion ....................................................................................................................................... 27 CHAPITRE III : Etude électrochimique d’oxydoréduction de Mn sur CV III-1 Electrodéposition du manganèse sur CV : III-1-1 Essai à blanc ..................................................................................................................... 30 III-1-2 Effet du pH du milieu ...................................................................................................... 31 III-1-3 Effet de la vitesse de balayage.......................................................................................... 32 III-1-4 Effet de la concentration du milieu ................................................................................. 33 III-1-5 Effet du balayage répétitif ............................................................................................... 34 III-1-6 Voltamétrie cyclique ........................................................................................................ 35 Électropolymérisation de CV .................................................................................................. 35 III-1-7 Chronoampérométrie ...................................................................................................... 37 III-1-8 Étude de l'incorporation du manganèse (Mn) dans le film de polyaniline sur CV ......... 39 III-1-8-1 Dépôt par méthode directe (Voltammétrie Cyclique) .............................................. 39 III-1-8-2 Dépôt par méthode indirecte (trempage) .................................................................. 40 III-1-8-2-1 Effet de temps d’immersion ................................................................................. 41 III-1-9 Application des électrodes modifiées dans la catalyse de la réaction de réduction de l’hydrogène .................................................................................................................................. 42 III-1-10 Analyse structurale par diffraction des rayons X (DRX) .............................................. 43 Conclusion ....................................................................................................................................... 44 Conclusion Générale ....................................................................................................................... 46 Résumé ............................................................................................................................................ 47 Côte titre : MACH/0372

Exemplaires (1)

Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
MACH/0372	MACH/0372	imprimé / autre	Bibliothèque des sciences	Français	Disponible Disponible

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