Synthèse induite par rayonnement des polymères conducteurs et leurs nanocomposites métalliques

Radiation Induced Synthesis of Conducting Polymers and their Metal Nanocomposites

• Auteur / Autrice : Zhenpeng Cui
• Direction : Samy Remita
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 14/09/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie physique (Orsay, Essonne ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Laure Catala
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Samy Remita, Laure Catala, Jean-Marc Jung, Hyacinthe Randriamahazaka, Sophie Le Caër, Cyrille Sollogoub, Fabrice Goubard
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Marc Jung, Hyacinthe Randriamahazaka

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères

Conducteurs organiques

Rayons gamma

Mots clés libres

Irradiation gamma

Polymères conducteurs

Applications potentielles

Gamma irradiation

Conducting polymers

Potential applicaions

Résumé

L‘objectif du présent travail est de démontrer la versatilité de méthodologie radiolytique et de l‘étendre à la synthèse de différents PCs dans l‘eau. Le poly(3,4-ethylènedioxythiophène), PEDOT, et le polypyrrole, PPy, ont ainsi été préparés avec succès et caractérisés en solution aqueuse, ou après dépôt sur substrat, par des techniques spectroscopiques et microscopiques. La stabilité thermique et la conductivité électrique de ces matériaux radio synthétisés ont été étudiées et comparées aux propriétés des PCs produits par les méthodologies traditionnelles. Nous avons étudié l‘influence de la nature des espèces radiolytiques oxydantes, de la force ionique du milieu, du pH de la solution et de la présence de surfactants, sur le mécanisme de croissance des PCs, sur le rendement de polymérisation, sur la morphologie des matériaux radio synthétisés ainsi que sur les propriétés optiques et électriques de ces derniers. Nous avons utilisé la radiolyse pour la synthèse de nano composites hybrides à base de PCs et de métaux de transition. Plusieurs voies de synthèse ont été développées : synthèse en une ou deux étapes, par oxydation ou réduction des monomères. La nouvelle stratégie de synthèse par radiolyse, qui est décrite dans ce manuscrit, ouvre la voie à la préparation de très nombreuses familles de PCs et de leurs composites, que ce soit en solution aqueuse ou dans des environnements alternatifs (en milieu organique, sur support, en milieu hétérogène), ce qui laisse augurer de nombreuses applications fort prometteuses

The aim of the present work is to demonstrate the versatility of the gamma (γ)-rays based radiolytic method and to extend our methodology to the synthesis of various conducting polymers (CPs) in water in different experimental conditions. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polypyrrole (PPy) conjugated polymers were successfully prepared and characterized in solution and after deposition by complementary spectroscopic and microscopic techniques. Also their thermal stability and their electrical conductivity were studied and compared with those of CPs prepared by conventional methods. The influence of the nature of radiation-induced oxidizing radicals, of the ionic strength, of the medium, of the pH, of the presence of surfactant-based soft templates on the growth mechanism, on the efficiency of polymerization, on the morphology of the obtained CPs as well as on their absorption and conducting properties was checked. Also, the radiolytic method was extend to the synthesis of CPs/noble metal nanocomposites. Different preparation methodologies were developed based on two-step method and one-pot method, by using oxidation route or reduction route. Our new radiolytic strategy described and extended in this manuscript opens the way for the preparation of different kinds of CPs and CPs nanocomposites not only in aqueous solutions but also in various environments foreshadowing many promising applications..