Synthèse et caractérisation électrochimiques de structures TiO2 nanotubulaire/polymères conducteurs.

par Edgard Ngaboyamahina

Thèse de doctorat en Génie des Procédés et Technologies Avancées

Sous la direction de Eliane Sutter et de Alain Pailleret.

Soutenue le 29-09-2014

à Paris 6 , dans le cadre de Ecole doctorale Génie des procédés et technologies avancées (Paris) , en partenariat avec Laboratoire Interfaces et Systèmes Electrochimiques (laboratoire) .

Le jury était composé de Jean-Claude Moutet, Pierre-Henri Aubert, Fazaneh Arefi-Khonsari, Sandro Cattarin.


  • Résumé

    Ce travail de recherche porte sur l'élaboration de matériaux hybrides 3D nanotubes de TiO2/ polymère conducteur. Il est établi dans cette thèse que la nature du sel de fond de la solution de synthèse joue un rôle déterminant lors du dépôt de polymère par polarisation anodique au sein de ces nanotubes. En effet, les résultats montrent que la nature de l'électrolyte support a un impact sur la position du potentiel de bande plate du TiO2 et sur la présence ou non d'états de surface, qui tous les deux influencent la vitesse du transfert de charge. La nature de la jonction réalisée entre deux matériaux dépendant fortement de la position respective de leurs bandes énergétiques. Ainsi il est démontré que la synthèse de polypyrrole à la surface de nanotubes de TiO2 conduit à la formation d'une jonction ohmique, ce qui permet aux électrons issus de l'oxydation du polymère d'être transférés directement dans la bande de conduction du TiO2. Au contraire, la jonction formée par l'oxyde de titane et le PEDOT est de type p-n, ce qui laisse envisager que ce type de structure hybride peut trouver son application dans le domaine de l'énergie photovoltaïque.

  • Titre traduit

    Electrochemical synthesis and characterization of TiO2 nanotubes/conducting polymers structures


  • Résumé

    This research work considers the realization of 3D hybrid materials TiO2 nanotubes/conducting polymer. In this thesis, it is proven that the background salt from the synthesis solution plays a decisive role during the polymer deposition through anodic polarization within TiO2 nanotube arrays. In fact, results show that the nature of the supporting electrolyte has an influence on the position of the flat band potential of the semiconductor, and on the presence of surface states, which both affect the rate of charge transfer. It is demonstrated that the nature of the junction obtained between the semiconductor and the polymer depends greatly on the respective position of their energy bands. Accordingly a TiO2 nanotubes/polypyrrole junction is shown to be of ohmic nature, allowing electrons from the polymer oxidation to be directly transferred to the conduction band of TiO2. On the contrary, the junction created between titanium dioxide and PEDOT is of p-n type, leading to potential applications in the field of photovoltaics.


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