Etude physico-chimique d’un oxyde mixte

Abstract

La recherche de nouveaux matériaux dans le domaine de la chimie appliquée est un enjeu économique important. Cette recherche particulièrement orientée vers la préparation de matériaux performants qui doivent répondre à certains critères : stabilité chimique et mécanique à long terme, facilité de mise en oeuvre et cout faible. Cependant, il est difficile de réunir toutes ces exigences dans un seul matériau [1]. Les propriétés des matériaux sont définies par la nature des liaisons chimique, l’arrangement atomique la microstructure, l’étude des relations entre l’organisation à l’échelle atomique et les propriétés des matériaux constituent le domaine de la science des matériaux. Les différentes études effectuées depuis les années cinquante jusqu’à nos jours sur les matériaux de type pérovskite démontrent la richesse de cette famille. En effet, il existe de multiples combinaisons possibles, notamment selon la valence des cations utilisés, on peut avoir des combinaisons I-V comme KNbO3, II-IV comme SrCoO3 ou bien III-III comme LaCoO3. D’autres combinaisons sont encore possibles en remplaçant l’oxygène par un autre anion comme S ou F. Les caractérisations des oxydes type pérovskite ABO3, dépendent fondamentalement la nature des ions A et B et de leur état de valence [2-3], bien que leurs natures influencent la stabilité de la pérovskite. Néanmoins, le remplacement d’une partie des ions aux sites A ou B par d’autres hétérovalents peut induire des modifications structurales liées à la génération des sites vacants d’oxygène et /ou des changements des états de valence des cations originaux. D’un point de vue catalytique, la présence de ces défauts structuraux pourrait favoriser la sorption chimique des réactifs (transport d’oxygène, transfert d’électron…etc.) Les pérovskites, ayant une formule générale ABO3, sont intéressantes comme catalyseurs d'électrodes d’oxygène en raison de leur haute mobilité ionique. Par substitution partielle des cations A ou B, avec différence de valence, les défauts ioniques ou des changements dans les états de valence de l'actif catalytique métal B peut être induite dans la pérovskite influant sur son activité catalytique et la conductivité [4-5].Les oxydes pérovskites sont habituellement synthétisés par une variété de méthodes comprenant la réaction à l’état solide, Co-précipitation, la technique hydrothermale et la sol-gel [6]. Dans ce contexte l’objectif de ce travail est de synthétiser des oxydes mixtes de type pérovskite de formule CaFe1−xMxO3 (M=Co, Ni; 0≤x≤0.2) par la méthode sol-gel et d’étudier l’effet de la substitution de deux différentes métaux Co et Ni dans le sous réseau B sur le comportement électrochimiques de la pérovskite . Notre travail est composé de trois chapitres :  Le premier chapitre fait une brève présentation générale des pérovskites de type ABO3 ainsi que les propriétés physiques et électrochimiques.  Le deuxième chapitre fait l’objet des méthodes expérimentales de préparation des oxydes type pérovskites par voie solide et par voie humide qui comporte la technique sol-gel et la technique de la co-précipitation. On présente aussi la méthode de caractérisation utilisée (ATG/ATD, DRX) et la voltammétrie cyclique comme une méthode d’étude de comportement électrochimique d’oxyde.  Le troisième chapitre présente la synthèse de l’oxyde CaFe1−xMxO3 (M=Co, Ni ;0≤x≤0.2). Ainsi que la caractérisation des échantillons par l’analyse thermique (ATD-ATG) et la diffraction des rayon X ; avec une partie d’étude électrochimique des oxydes. Les résultats ont été bien évidemment discutés dans ce chapitre. En fin, une conclusion générale de ce travail qui rassemble le résumé des résultats obtenus.