Assemblage de particules colloïdales pour l'élaboration de films minces d'oxyde de nickel

Assembly of colloidal particles for nickel oxide thin films elaboration

• Auteur / Autrice : Siham Mouhtadi
• Direction : Isabelle Pochard, Cédric Buron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 06/12/2022
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut UTINAM (Univers, transport, interfaces, nanostructures, atmosphère et environnement, molécules) (Besançon) - Univers- Transport- Interfaces- Nanostructures- Atmosphère et environnement- Molécules (UMR 6213) / UTINAM
• Partenaire(s) de recherche : etatblissement de prépatation : Université de Franche-Comté (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Claudine Filiâtre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Begoña Ferrari Fernández
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karine Mougin, Guy Ladam

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couches minces

Mots clés libres

Suspensions colloïdales

Dépôt électrophorétique

Dip-Coating

NiO

Dépôt couche par couche

Colloidal suspensions

Electrophoretic deposition

Dip-Coating

Thin films

Films

Layer by layer deposition

Résumé

La thèse s’inscrit dans le domaine des matériaux avancés et a pour objectif l’élaboration de films minces d’oxyde de nickel à partir de particules colloïdales pour des applications dans le domaine de l’énergie, en particulier pour les nouvelles générations de batteries. Il s’agit d’un travail fondamental de compréhension des caractéristiques des films obtenus (épaisseur, porosité, morphologie, conduction) en lien avec les propriétés physico-chimiques de la dispersion colloïdale et de la technique de dépôt (électrophorèse ou dip-coating).Les particules initiales d’hydroxyde de nickel sont synthétisées afin de contrôler leurs propriétés, notamment de stabilité colloïdale, en vue des dépôts. Ceux-ci sont réalisés éventuellement en présence de polymères. Une étape de calcination consécutive aux dépôts permet de transformer l’hydroxyde de nickel en oxyde de nickel, mais aussi de calciner les polymères afin de créer de la porosité dans le dépôt. Les caractéristiques des films (épaisseur, morphologie, porosité, conduction électrique) peuvent être modulées selon le type d’élaboration (nature de la suspension colloïdale et méthode de dépôt). Les propriétés électrochimiques des films de NiO sont très dépendantes de l’épaisseur et de la porosité.

The thesis aims to produce thin films of nickel oxide from colloidal particles for applications in the field of energy, especially for innovative batteries. This is a fundamental work aiming at understanding the characteristics of the films obtained (thickness, porosity, morphology, conduction) in connection with the physico-chemical properties of the colloidal dispersion and the deposition technique (electrophoresis or dip-coating). The particles of nickel hydroxide are synthesized in order to control their properties, in particular their colloidal stability which is essential for deposition applications. In some cases, polymers are added during the depositon process. A subsequent calcination step after the deposition transforms the nickel hydroxide into nickel oxide, but also calcines the polymers in order to create porosity in the deposit. The characteristics of the films (thickness, morphology, porosity, electrical conduction) can be modulated according to the colloidal suspension characteristics and depositon technique (nature of the colloidal suspension and deposition method). The electrochemical properties of NiO films are highly dependent on thickness and porosity of the films.