Nouveaux matériaux cellulosiques ultra-poreux et leurs carbones à partir de solvants verts

New ultraporous cellulosic materials and their carbons from green solvents

• Auteur / Autrice : Romain Sescousse
• Direction : Tatiana Budtova
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris, ENMP
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Science des matériaux

Cellulose

Résumé

L'aérocellulose, un nouveau matériau cellulosique ultra poreux a été élaboré à partir de solvants verts : hydroxyde de sodium en solution aqueuse et un liquide ionique (EMIMAc). Le matériau carboné, qui résulte de la pyrolyse de l'aérocellulose, possède une porosité dont une grande partie appartient au domaine mésoporeux. Cette caractéristique est un élément prometteur pour des applications de stockage et de conversion d'énergie. Les études concernant toutes les étapes de la préparation des aerocelluloses et de leurs carbones ont été menées. Une analyse de la viscosité des solutions de cellulose dans un nouveau solvant liquide ionique a été réalisée. La cinétique de régénération de la cellulose dissoute dans les solvants NaOH8%/eau, EMIMAc et BMIMCl en fonction de divers paramètres est régie par la loi de diffusion de Fick. L'influence de diverses conditions d'élaboration des aérocelluloses sur son comportement mécanique, sur la texture des aérocelluloses et leur carbones a été étudiée. Les performances comme applications potentiellement industrialisables ont été évaluées sur : La cellulose régénérée comme application de filtration membranaire ; Les aérocelluloses pyrolysés comme électrodes de supercondensateurs et comme électrodes de piles primaires Li/SOCl2.

Aerocellulose, a new ultra porous cellulose material was processed from green solvents: aqueous sodium hydroxide solution and ionic liquid (EMIMAc). Carbon material from pyrolysed aerocellulose is mesoporous and is very promising for energy storage and conversion applications. The study of each step of aerocellulose and its carbon counterpart preparation was performed. First viscosity analysis of cellulose solutions in a new ionic liquid solvent (EMIMAc) was performed. Regeneration kinetics of cellulose dissolved in NaOH8%/water solution, EMIMAc and BMIMCl as function of various elaboration parameters was studied. The influence of preparation conditions on the mechanical behaviour of aerocellulose, on the texture of aerocellulose and its carbons counterparts was studied. The following industrial applications were tested: Regenerated cellulose as membrane for filtration ; Pyrolysed aerocellulose as electrodes in supercapacitor and primary cell Li/SOCl2 batteries.