Thèse soutenue

Synthèse électrochimique de nanostructures à base de tellure pour la conversion thermoélectrique

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Karen Al Hokayem
Direction : Nicolas SteinSophie Legeai
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Science des matériaux
Date : Soutenance le 15/12/2022
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale C2MP - Chimie mécanique matériaux physique (Lorraine ; 2018-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jean Lamour (Nancy ; Vandoeuvre-lès-Nancy ; Metz)
Jury : Président / Présidente : Clotilde Boulanger
Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Stein, Sophie Legeai, Marie-Christine Record, Thomas Doneux, Martin Brinkmann
Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Christine Record, Thomas Doneux

Résumé

FR  |  
EN

Parmi les matériaux thermoélectriques, le tellure possède un coefficient Seebeck positif élevé (500 μV/K) à température ambiante mais avec une conductivité thermique relativement élevée (3 W/m.K). La nanostructuration est une solution pour améliorer les performances thermoélectriques, la conductivité thermique de réseau pouvant être réduite. Dans ce travail, nous avons synthétisé des nanostructures de Te auto-supportées par électrodéposition en profitant de l'effet matrice des liquides ioniques. Des nanostructures hexagonales monocristallines ont été systématiquement obtenues avec une orientation préférentielle le long de la direction [001]. En appliquant notamment une faible densité de charge, leurs tailles ont pu être ajustées à 52 ± 11 nm de diamètre et à moins de 300 nm de long. Les nanobâtonnets de tellure ont été alors utilisés comme précurseurs d'une étape de synthèse supplémentaire. En effet, par simple réaction d'oxydo-réduction dans une solution aqueuse d'Ag(I) ou de Cu(II), les nanostructures de Te ont été transformées respectivement en nanobâtonnets monocristallins Ag2+xTe et Cu1,75Te. Dans la dernière partie du travail, nous avons tenté d'incorporer ces nanostructures ainsi que des graphène quantum dots, à conductivité électrique élevée, dans des polymères conducteurs afin de réaliser des films hybrides flexibles. Ces derniers combinent les propriétés thermoélectriques intéressantes des nanostructures et la faible conductivité thermique de polymère conducteur comme le poly(3-hexylthiophène) (P3HT).