Dérivés fluorés des différentes variétés allotropiques du carbone – Synthèse, caractérisation et application aux matériaux d'électrode - Institut de Chimie de Clermont-Ferrand Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

Fluorinated derivatives of the various allotropic varieties of carbon - Synthesis, characterization and electrode materials application

Dérivés fluorés des différentes variétés allotropiques du carbone – Synthèse, caractérisation et application aux matériaux d'électrode

Résumé

Transition metals fluorides (NbF5, MoF6 and WF6) and oxyflyorides (VOF3 and CrO2F2) are intercalated into graphite under oxidizing fluorine atmosphere. These compounds are used in so far as precursor with an aim of realize a fluorine-oxygen exchange via an oxygenated compound silicium based: hexamehyldisiloxane. These new materials exhibit partial reversibility with electrochemical lithium intercalation. In the same way, reactivity of inorganics fluorides (BF3, TiF4, NbF5, MoF6 and WF6) with multiwall carbon nanotubes (MWNT), produced by catalytic way , is studies under fluorine atmosphere. The following process of purification: thermal treatment and acid washing, is used. Partial intercalation of nanotubes is observed by X-ray diffraction. With RPE studies, modification of electronic properties of MWNT is observated. Fluorination of [70] fullerene at a temperature of 320 °C, makes it possible to obtain a compound with a weak dispersion in composition. The C-F bond is ionocavalent type with a length of 0.149 nm. It's crystalline structure is cubic centred faces (cfc, a = 1.7949 nm). Electrochemical tests shows, in addition to defluorination of C70 molecule, a reversible intercalation of lithium; these two phenomenon being in competition. The graphite fluoride reduction (covalent or ionic) by different way (thermal, chemical or electrochemical) led to the obtention of disordered carbons. The electrochemical lithium storage is carried out by the intermediate of two phenomenon at E < 0.2 V and E > 0.8 V. The first one is attributed to lithium adsorption into the pore obtain by the process of reduction. At highest potential the dissociation of Li-X bond at edge of plans led to a supplementary capacity.
Les fluorures (NbF5, MoF6 et WF6) et les oxyfluorures (VOF3 et CrO2F2) de métaux de transition sont intercalés dans le graphite sous atmosphère oxydante de fluor. Ces composés (de second stade) sont utilisés en tant que précurseurs dans le but de réaliser un échange fluor-oxygène via un composé oxygéné à base de silicium: l'hexaméthyldisiloxane (HMDSO). Un mécanisme d'échange en deux étapes est proposé. Ces nouveaux matériaux présentent une réversibilité partielle vis a vis de l'intercalation électrochimique du lithium. De la même façon la réactivité des fluorures inorganiques (BF3, TiF4, NbF5, MoF6 et WF6) avec les nanotubes multiparois, élaborés par voie catalytique (Co/Al2O3), est étudié en présence de fluor. Le processus de purification suivant: traitement thermique et lavage acide est préalablement effectué. L'étude par DRX montre une intercalation partielle des nanotubes. En RPE, une modification des propriétés électroniques a pu être mise en évidence. La fluoration du [70] fullerène a une température de 320 °C, permet d'obtenir un matériau présentant une faible dispersion en composition. La liaison C-F est de type ionocovalente pour une longueur de 0,149 nm. Sa structure cristalline est cubique face centrée (cfc, a = 1,7949 nm). Les tests électrochimiques montrent, outre une défluoration de la molécule de C70, une intercalation réversible de lithium; ces deux phénomènes étant en compétition. La réduction de fluorures de graphite (covalents ou ioniques) par différentes méthodes (thermique, chimique et électrochimique) conduit à l'obtention de carbones désordonnés. Le stockage du lithium par voie électrochimique s'y effectue par l'intermédiaire de deux phénomènes situées à E < 0,2 V et à E > 0,8 V. Le premier est attribué à l'insertion du lithium entre les plans graphitiques ainsi qu'a l'adsorption de lithium dans les pores créés par le processus de réduction. A plus haut potentiel la dissociation des liaison Li-X de bord de plans conduit à une capacité supplémentaire.
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  • HAL Id : tel-00005785 , version 1

Citer

Jérôme Giraudet. Dérivés fluorés des différentes variétés allotropiques du carbone – Synthèse, caractérisation et application aux matériaux d'électrode. Matériaux. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00005785⟩
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