Synthèse et caractérisation de polymères conducteurs pour applications thermoélectriques

Synthesis and characterization of conducting polymers for thermoelectric applications

• Auteur / Autrice : Mohammed Mohammed
• Direction : Bruno Schmaltz, Nicolas Berton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie. Chimie physique et chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 16/06/2021
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physico-Chimie des Matériaux et des Électrolytes pour l’Énergie (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Martin Brinkmann
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Tran-Van
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre-Henri Aubert, Clément Cabanetos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polycondensation

3,4-propylènedioxythiophène

Copolymères

Polymères conjugués

Dicetopyrrolopyrrole

Chlorure ferrique

Thiophène

Semiconducteurs -- Dopage

Inversions (géomagnétisme)

Appareils thermoélectriques

Conducteurs organiques

Mots clés libres

Polymères conducteurs

Thermoélectricité

ProDOT

Dopage FeCl3

Changement de polarité

Conjugated polymers

Thermoelectricity

Diketopyrrolopyrrole

ProDOT

FeCl3 doping

Polarity switch

Résumé

L'intitulé de ce manuscrit de recherche est ''Synthèse et caractérisation de polymères conducteurs pour applications thermoélectriques''. Ce travail de recherche a consisté en la synthèse de trois familles de polymères conducteurs : tout d’abord, des homopolymères à base de 3,4-propylènedioxythiophène (ProDOT) synthétisés par polymérisation oxydative à température ambiante. Puis, des copolymères alternés à base de dicétopyrrolopyrrole (DPP) et enfin, des ter-polymères à base de DPP et ProDOTou 3,4-éthylènedioxypyrrole (EDOT) ont été synthétisés par polycondensation de type Stille. Ensuite, ces polymères ont été caractérisés puis leurs propriétés optiques, thermiques et électrochimiques ont été étudiées. Enfin, les meilleurs polymères conducteurs ont été dopées au FeCl3, et des mesures thermoélectriques ont montré pour la première fois une inversion de polarité d’un polymère de type p vers un polymère de type n, en fonction du taux de dopage. Ce résultat original et important permet d’ouvrir une porte vers des polymères de type n plus stables.

This Ph.D. manuscript is entitled ''Synthesis and characterization of conducting polymers for thermoelectric applications''. This work has consisted of synthesizing three families of conducting polymers: first, homo-polymers based on 3,4-Propylenedioxythiophene (ProDOT) were synthesized by oxidative polymerization at room temperature. Then, alternated co-polymers based on diketopyrrolopyrrole (DPP) and finally terpolymers based on DPP and ProDOT or 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) were synthesized by Stille coupling polymerization. Then, the polymers have been characterized and their optical, thermal and electrochemical properties have been studied. Finally, the best conducting polymers were doped with FeCl3, and the thermoelectric measurements have shown, for the first time, a polarity switch from p- to n-type polymers depending on the doping concentration. These novel and important results highlight a new way for stable n-type polymers.