Synthèse de nanofilaments carbonés : applications en catalyse et en renforcement mécanique

Synthesis of carbon nanolilaments : applications in catalysis and mechanical reinforcement

• Auteur / Autrice : Matthieu Houlle
• Direction : Cuong Pham-Huu, Marc-Jacques Ledoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tomographie en microscopie électronique

Catalyse

Nanotechnologie

Supports de catalyseurs

Nanotubes de carbone

Matériaux nanostructurés

Résumé

Depuis la découverte des fullerènes en 1985 qui fut récompensée par le prix Nobel de chimie partagé par H. W. Kroto, R. F. Curl et R. E. Smalley en 1996, de nombreuses recherches ont été menées sur les nanomateriaux à base de carbone. Cette thèse s'inscrit dans le cadre de ces recherches sur les nanomatériaux carbonés et s'axe autour de deux domaines d'applications de ces nanomatériaux : (i) l'utilisation des nanofilaments de carbone dans le renfort mécanique de matériaux composites et (ii) l'utilisation des nanofilaments de carbone en tant que support de catalyseur pour des réactions à vocations industrielles. Ce deuxième axe de recherche se divise en deux chapitres : un premier chapitre traitant de la synthèse de catalyseurs supportés sur nanofilaments carbonés et leurs caractérisations. Puis un deuxième portant sur des tests catalytiques réalisés avec ces supports et comparés à d'autres supports plus classiques. La dernière partie de ce manuscrit a pour objectif de démontrer le potentiel des nanostructures carbonées dans le domaine de l'électrocatalyse, avec une vision plus particulière pour les applications en pile à combustible. Des premiers résultats sur l'utilisation de nanolubes de carbone comme matériau d'électrode de PEMFC sont ainsi présentés. Enfin, cette thèse se conclut par les diverses perspectives de développement des différents thèmes abordés au cours du manuscrit. Des ouvertures sont également proposées sur l'utilisation de matériaux hybrides carbone/carbure de silicium et sur l'utilisation plus approfondie de la tomographie électronique pour la caractérisation d'autres systèmes catalytiques.

Since the discovery of the fullerenes in 1985 which end up in the Nobel Prize for H. W. Kroto, R. F. Curl and R. E. Smalley in 1996, quite a lot of researches have been done on carbon nanomaterials. This thesis comes within the scope of these researches on carbon nanomaterials and is centered on two potenlial uses of these species : (i) the employ of carbon nanofilaments for the mechanical reinforcement of composite materials and (ii) the use of carbon nanofilaments as catalyst support for industrial processes. The second research topic develloped during this thesis divides in three chapters : a first chapter dealing with the synthesis and characterizations of new catalysts supported on carbon nanofilaments. Then a second chapter is presenting the catalytic tests realized with the previously prepared catalysts compared with more classic supports. Finally a last chapter is dedicated to the first results obtained in the use of carbon nanofilament s in the field of electrocatalysis. As a conclusion, this thesis ends with a list of the diverse prospects of development on the various issues considered within the manuscript. Some opportunities are also di scussed concerning the use of hybrid materials based on carbon and silicon carbide materials as weil as a broader utilization of the electron tomography technique for the characterization of catalytic systems.