Étude des mécanismes de croissance des nanotubes de carbone monofeuillet par spectroscopie Raman in situ

Mechanism of Single-Walled Carbon Nanotube growth studied by in situ Raman measurements

• Auteur / Autrice : Matthieu Picher
• Direction : Eric Anglaret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Milieux denses et matériaux
• Date : Soutenance le 13/07/2010
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Colloïdes, Verres et Nanomatériaux (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Louis Sauvajol
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Anglaret, Jean-Louis Sauvajol, Annick Loiseau, Catherine Journet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Jourdain, Christophe Bichara, Emmanuel Flahaut

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanotechnologie

Spectroscopie Raman

Nanotubes

Mots clés libres

Nanotubes de carbone

Spectroscopie Raman

Croissance par CVD

Mécanismes de croissance

Single-Walled Carbon Nanotubes

In situ Raman spectroscopy

CVD growth

Growth mechanisms

Résumé

Ce travail de thèse consiste en une étude des mécanismes de croissance des nanotubes de carbone monofeuillets par spectroscopie Raman in situ. La première partie de ce travail est consacrée à la mise en évidence des limites en température et en pression partielle de précurseur carboné du domaine de croissance des nanotubes de carbone monofeuillets. L’atout principal de la spectroscopie Raman in situ étant de pouvoir corréler informations structurales et cinétiques, cette approche a aussi permis d'étudier l'influence des principaux paramètres de synthèse (T, P, nature du précurseur carboné et du catalyseur) sur les cinétiques de croissance et de désactivation, ainsi que sur la nature et la quantité des espèces carbonées désordonnées produites. Enfin, l’influence de la température et de la pression partielle de précurseur sur le diamètre des nanotubes formés a également été étudiée. Ce travail a finalement conduit à la mise en évidence de plusieurs processus élémentaires impliqués dans : l’activation, la croissance, la désactivation, la qualité structurale, la pureté et la sélectivité en diamètre des nanotubes.

This work presents a study of the Single-Walled Carbon Nanotubes growth mechanisms by in situ Raman measurements. The first part of the manuscript is devoted to the determination of the temperature and precursor partial pressure limits of the Single-Walled Carbon Nanotubes growth domain. Furthermore, in situ Raman spectroscopy allows to correlate structural information and kinetics: this approach permits to study the influence of the main synthesis parameters (T, P, nature of the carbon precursor and of the catalyst) on the growth and deactivation kinetics, and on the nature and the quantity of disordered carbon species synthesized. Lastly, a study on the temperature and precursor partial pressure effects on the nanotubes diameters is reported. All the data collected have finally led to a discussion about the elementary processes involved in: activation, growth, deactivation, structural quality, purity and diameter selectivity of Single-Walled Carbon Nanotubes.