Thèse soutenue

Contribution à la caractérisation de poudres micro et nanostructurées de Li0,3La0,57 0,13TiO3 par RMN 1H et 7Li : importance de l'échange ionique Li+/H+

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Auteur / Autrice : Anthony Boulant
Direction : Odile BohnkeJean-Yves Buzaré
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Le Mans
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des oxydes et fluorures (Le Mans) - Laboratoire de physique de l'état condensé (Le Mans)
autre partenaire : Université du Maine. UFR de sciences exactes et naturelles (Le Mans) - Institut de recherche en ingénierie moléculaire et matériaux fonctionnels (Le Mans)

Résumé

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Ces travaux de thèse ont porté sur l'étude des propriétés des poudres micro et nanostructurées de Li0,3La0,57TiO3 (LLTO) vis-à-vis de l’air ambiant, en combinant les techniques suivantes : la diffraction des Rayons X, l’Analyse Thermo-Gravimétrique, la spectroscopie Infra-Rouge, et la RMN des noyaux 1H et 7Li. Les études sur le comportement du composé LLTO en milieu aqueux ont montré son instabilité vis-à-vis de l’échange ionique Li+/H+. Les ions lithium sortent de la structure perovskite pour être échangés par des protons venant de la dissociation de l’eau. La synthèse de poudre nanostructurée (méthode Pechini avec abaissement de la température de recuit) nous a permis d’observer, plus rapidement que sur les composés micrométriques synthétisés par voie solide, l’existence de ces mêmes sites de protons caractéristiques de sites de lithium échangés, prouvant la réactivité du matériau avec l’air ambiant. Les études dynamiques par mesures des temps de relaxation spin-réseau des noyaux 7Li et 1H ont également permis d’approfondir la compréhension des relations surface/volume dans les nano-matériaux. L’étude du vieillissement des poudres LLTO à l’air ambiant a démontré que l’échange ionique Li+/H+ avec la vapeur d’eau s’accompagne de la formation de carbonate de lithium, avec le dioxyde de carbone de l’air. Un traitement thermique à 400°C pendant deux heures permet de retrouver les caractéristiques du composé après synthèse, prouvant ainsi la réversibilité du processus de vieillissement. Les phases échangeables Li+/H+, dont LLTO fait parti, ont un important potentiel d’application pour le stockage du CO2.