Nanomatériaux pour applications thermoélectriques
Auteur / Autrice : | Thi Thanh Xuan Vo |
Direction : | Nita Dragoë |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie |
Date : | Soutenance le 17/09/2015 |
Etablissement(s) : | Paris 11 |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Chimie de Paris-Sud (Orsay, Essonne ; 2006-2015) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (Orsay, Essonne ; 2006-....) |
Equipe de recherche : Synthèse, Propriétés et Modélisation des Matériaux (2014-.... ; Orsay, Essonne) | |
Jury : | Président / Présidente : Pascale Foury-Leylekian |
Examinateurs / Examinatrices : Nita Dragoë, Pascale Foury-Leylekian, Oana Carp, Samuel Georges, Gwenale Corbel, Quoc Nghi Pham | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Oana Carp, Samuel Georges |
Mots clés
Résumé
Les nano-composés de type Sn1-xTaxO2 (0 ≤ x ≤ 0,03) ont été étudiés en vue de leurs propriétés thermoélectriques. Une méthode de co-précipitation a été utilisée pour synthétiser des nano-poudres ayant une taille des grains moyenne d’environ 3 nm. L’étude structurale et microstructurale a suggéré une limite de solubilité pour le Ta de 0,008 ≤ x < 0,010. Ces nano-poudres ont été ensuite densifiées par Spark Plasma Sintering, avec des compacités atteignant ~ 95%. Le dopage en Ta a permis une amélioration des propriétés thermoélectriques du SnO2 et, en accord avec la limite de solubilité, une valeur maximale du facteur de mérite de 4,7x10-5 K-1 a été observée pour l’échantillon x = 0,008. De plus, nous avons démontré qu’une diminution de la taille des grains permettait d’améliorer le coefficient Seebeck, de diminuer la conductivité thermique, mais conduisait à une diminution de la conductivité électrique. La stabilité des oxydes, notamment à l'échelle nanométrique, est remise en question par des caractérisations physico-chimiques. Partant de ces matériaux à base de SnO2, un nano-composite (ZnO-SnO2) a été étudié. Le composé Zn1-xGdxO (0 ≤ x ≤ 0,03) a été préparé par la méthode de Péchini et caractérisé en comparant avec d’autres matériaux à base de ZnO. Un premier test de nano-composite M30 (30% en masse Sn0.996Ta0.004O2 et 70% en masse Zn0.997Gd0.003O) a été mené. Le résultat obtenu a montré qu’une concentration de nano-inclusion Sn0.996Ta0.004O2 de 30 % ne permettait pas d’améliorer les propriétés thermoélectriques du nano-composite M30, par rapport aux matériaux de départ.