Thèse soutenue

Impact de l’anisotropie structurale de La2NiO4+δ sur des modifications structurales apparaissant à haute température ainsi que la diffusion de l’oxygène

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Auteur / Autrice : Nicolas Gauquelin
Direction : Michael SchroederWerner Paulus
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance en 2010
Etablissement(s) : Rennes 1 en cotutelle avec RWTH Aachen University (Allemagne)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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La2NiO4+δ a d'abord été étudiée en raison de ses similitudes structurales avec le supraconducteurs à haute température La2CuO4+δ et plus récemment comme matériau prometteur pour cathodes dans les piles à combustible à oxyde solide ainsi qu’en tant que membrane d'échange d'oxygène. Il cristallise dans le type structural en couches K2NiF4 et contient des oxygène en site interstitiel très mobiles dans son état fondamental et est ainsi surstoichiométrique. Au cours de cette thèse, la croissance de pures monocristaux de La2NiO4+δ à l’aide de la méthode du four à image, ils ont été caractérisés par diffraction de neutrons et la méthode de Laue en retour et des morceaux orientés de monocristal dans les directions cristallographiques [100] et [001] ont été préparés. La morphologie de la surface à haute température a été étudiée à l’aide de recuits dans des atmosphères différentes en utilisant différentes techniques de microscopie, la stabilité à haute température étant un paramètre nécessaire en vue d'applications et une modification structurelle vers des phases riches en nickel à T> 1273K fut découverte. La sensibilité de la non-stœchiométrie au refroidissement a été étudiée un nouvel appareil d’échange isotopique 18O-16O permettant la trempe des échantillons avec de l'azote liquide fut développé. Grâce à cet appareil, l'autodiffusion d’oxygène par SIMS dans la gamme 673-873K dans les deux directions cristallographiques a été réalisée. Les effets de la désorientation de la surface de l'échantillon sur la détermination du plus petit coefficient de diffusion ont été reportes et ont révélé la très forte anisotropie (> 5 ordres de grandeur de différence) entre les différents chemins de diffusion. Enfin utilisant HTXRD et des expériences de libération d'oxygène, démonstration fut faite que la diffusion de l'oxygène interstitiel commence à être pertinente à 550-600K et un changement de comportement est observé autour de 700K, où le mécanisme de diffusion peut changer d'interstitiel à interstitialcy.