Thèse soutenue

Aspects clés de la synthèse et de la caractérisation de Zeolite-templated carbons
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Auteur / Autrice : Thibaud Aumond
Direction : Yannick PouillouxAlexander Sachse
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 13/10/2022
Etablissement(s) : Poitiers
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie, écologie, géosciences et agrosciences Théodore Monod (Poitiers ; 2018-2022)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers (2012-....)
faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
Jury : Président / Présidente : Alain Moissette
Examinateurs / Examinatrices : Gerhardt Pirngruber, Dorothea Wisser
Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Tuel, Camelia Matei Ghimbeu

Résumé

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Les Zeolite-templated carbons (ZTC) sont des matériaux carbonés hautement microporeux et structurés obtenus par réplique de zéolithe. C’est dans l’objectif de comprendre les étapes clés de leur synthèse, et ainsi progresser dans la compréhension de leur mécanisme de formation que l’impact de la composition et des propriétés texturales, structurales et morphologiques de la zéolithe parente a été étudié. Il en résulte l’influence de la morphologie de la zéolithe parente sur la formation de défauts structuraux dans le ZTC. L’augmentation de la taille des cristallites implique l’augmentation du chemin diffusionnel du précurseur carboné à l’intérieur de la porosité et ainsi des problèmes de transfert de masse. En faisant varier l’acidité de la zéolithe et la température de synthèse, il a été mis en évidence l’impact de ces deux paramètres dans le mécanisme de formation des ZTC : une très faible gamme de valeurs permet l’obtention d’un ZTC structuré de qualité possédant un grand volume microporeux et une conductivité électrique proche de celle du graphite. Hors de cette gamme, des matériaux carbonés composites (ZTC / espèces carbonées non désirées) sont obtenus. Une étude cinétique ex situ et in situ a permis de dévoiler les étapes clés de la formation des ZTC :(i) la nucléation d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), (ii) la croissance de ces HAP, (iii) la condensation du squelette carboné.Une nouvelle approche pour la formation de ZTC à partir d’un précurseur carboné solide est également décrite.