Dissertations / Theses on the topic 'Double Nickel'

Cette recherche s’inscrit dans le contexte de la conception d’une filière originale comprenant la phytoextraction du nickel par la plante hyperaccumulatrice Alyssum murale, endémique des sols de serpentine d’Albanie et de sa valorisation de ce nickel, l’objectif étant d’arriver à un produit à haute valeur ajoutée. Les sols de serpentine peuvent être considérés comme une ressource secondaire. Ils contiennent des concentrations élevées en nickel mais à des teneurs insuffisantes pour être exploités par l’industrie minière. La plante Alyssum murale peut extraire et concentrer le nickel dans ses tissus. Le nickel présent dans la biomasse a pu être solubilisé quasiment totalement à l’acide sulfurique, en réacteur fermé puis à contre-courant en trois étapes. Cette lixiviation a produit une solution contenant du nickel lié à des molécules organiques ainsi que d’autres métaux et composés organiques. Les procédés de raffinage directs comme la précipitation sélective ou l’électroplaquage n’ont pas permis d’isoler le nickel. Deux voies ont été explorées : (i) l’extraction par un solvant organique sélectif du nickel (Cyanex 272) suivie d’une contre extraction par une solution aqueuse et électrodéposition et (ii) la cristallisation d’un sel double à partir du lixiviat préparé après incinération de la biomasse. La première voie a permis d’obtenir le nickel métal sous forme de cathode, la seconde a conduit au sel double sulfate de nickel et d’ammonium. Les produits ont été caractérisés par différentes techniques. Une étude technico-économique a montré le fort potentiel économique de la production de sel double
This research has been done in the context of the design of an original method aiming at obtaining high added value products of nickel, combining phytoextraction and valorization. Phytoextraction is conducted with the hyperaccumulating plant Alyssum murale, endemic species of serpentine soils in Albania. Serpentine soils can be considered as secondary resources: they contain high concentrations of nickel, which are not high enough for conventional mining techniques. The plant Alyssum murale can extract and concentrate nickel in its tissues. Nickel present in the biomass could be almost totally solubilized in batch reactor and with a 3 step countercurrent process. This leaching produced a solution containing nickel bound to organic molecules and other metals and organic compounds as well. Direct separation processes (e.g. selective precipitation and electrowinning) did not enable us to obtain nickel. Two methods have been investigated: (i) extraction by an organic nickel –selective solvent (Cyanex 272), extraction by an aqueous solution and electrowinning and (ii) crystallization of a double salt, nickel ammonium sulfate, from a leaching solution obtained from biomass ashes. Nickel products were characterized by different techniques. A technico-economical study showed the high commercial potential of the double salt production

Les explorations scientifiques menées depuis une quarantaine d’années ont permis d'identifier la diversité et la complexité des processus géologiques et géochimiques conduisant à la concentration des métaux dans les grands fonds océaniques. Les dépôts métallifères riches en hydroxydes de Fer et de Manganèse, tels que les encroûtements hydrogénétiques et hydrothermaux et les nodules polymétalliques, présentent des enrichissements variés en éléments d'intérêts économiques tels que le Ni, Cu, Co, Te, Pt et les Terres Rares. Bien que la minéralogie et la géochimie de ces dépôts aient été largement étudiées dans la littérature, les sources de métaux restent encore mal déterminées. Par conséquent, comprendre la géochimie de ces dépôts implique d’une part, de connaître les processus participant à leur genèse, et d’autre part d’avoir de meilleures connaissances sur les sources impliquées (par ex. flux continental et hydrothermal) et leur importance dans les grands cycles biogéochimiques des métaux dans les océans. Afin d’apporter de nouveaux éléments de réponse, notre approche a consisté à utiliser les compositions isotopiques des métaux comme traceurs biogéochimiques. Ce projet est structuré autour de deux hypothèses, (1) le développement et l’utilisation d’un nouveau outil géochimique que sont les isotopes du Ni pour tracer les sources et les processus d’enrichissements en métaux dans les dépôts métallifères océaniques ; (2) la combinaison de plusieurs systèmes isotopiques tels que Fe, Pb, Cu et Zn (et Ni) dans les encroûtements de fer-manganèse comme proxy de la composition isotopique de l’eau de mer profonde. Après avoir développé une méthode d’analyse des isotopes du Ni par MC-ICP-MS et estimé la variabilité isotopique du Ni dans les systèmes naturels par la caractérisation des grands réservoirs terrestres, nous avons évalué expérimentalement le fractionnementisotopique du Ni lors de son adsorption sur les oxyhydroxydes de Fe et Mn comme analogue à ce qui pourrait se produire dans les dépôts de Fe-Mn naturels. Les résultats indiquent que lors de l’adsorption du Ni, la phase solide est enrichie en isotopes légers par rapport à la solution avec des facteurs de fractionnement (Δ60/58Nimin/sol) variant de -1 ‰ pour la birnessite, -0.9 ‰ pour la goethite et -0.4 ‰ pour la ferrihydrite. A partir de ces résultats et d’autres études récentes, nous avons pu appuyer l’hypothèse selon laquelle d’un point de vue global la variabilité isotopique du Ni dans les dépôts métallifères océaniques riches en Fe et Mn s’explique par des processus d’enrichissement et de formation lors de l’incorporation des métaux dans les phases minérales de Fe et Mn plutôt que par des variations des compositions isotopiques des sources. Ainsi les encroûtements hydrogénétiques formés lentement à partir de l’eau de mer ne montrent pas de fractionnement isotopique du Ni, tandis que les dépôts hydrothermaux formés par des processus rapides liés aux apports hydrothermaux montrent des fractionnements du Ni plus importants. Puis, afin d’évaluer la possibilité d’utiliser les signatures isotopiques du Ni comme nouveaux traceurs paléocéanographiques, nous avons mené une étude comparative sur des encroûtements collectés dans le Pacifique Nord (proche de Hawaii) et le Pacifique Sud (proche de Tahiti). Dans ce contexte, les ncroûtements de fer-manganèse formés par précipitation très lente de l’ordre de quelques mm/Ma entre 1500 et 3000 m de profondeur, fournissent un enregistrement de plusieurs millions d’années des métaux dissous dans l’eau de mer. Après avoir réalisé une étude minéralogique et géochimique (éléments majeurs et traces) et calibré les taux de croissance des encroûtements, nous avons mesuré pour la première fois les compositions isotopiques du Ni, Fe, Zn, Cu et Pb sur la même série temporelle
Scientific explorations implemented for around forty years allow to identifying the diversity and the complexity of geological and geochemical processes conducting to metals concentration on the deep seafloor. Fe- and Mn-rich metalliferous deposits such as hydrogenetic and hydrothermal ferromanganese (Fe-Mn) crusts and polymetallic nodules, present various enrichment in elements of economic interests like Ni, Cu, Co, Te, Pt and Rare Earth Elements. Although the mineralogy and geochemistry of these deposits have been largely studied in the literature, metal sources remain poorly determined. Accordingly, understanding the geochemistry of these deposits implies to know which processes are involved in their formation but also to have a better knowledge of the sources (e.g. the continental and hydrothermal fluxes) and their importance in the global oceanic metal biogeochemical cycles. In order to fill this gap, our approach consisted in using metal stable isotope compositions as biogeochemical tracers. This project is organized around two hypotheses, (1) development and utilization of a new geochemical tool, namely Ni isotopes, for tracing metal enrichment sources and processes in oceanic metalliferous deposits; (2) combination of several isotope systematics such as Fe, Pb, Cu, Zn (and Ni) in Fe-Mn crusts as proxies of the deep seawater isotope composition. Upon developing an analytical method for measuring Ni isotopes by MC-ICP-MS and estimating the Ni isotopes variability in natural systems through the characterization of terrestrial reservoirs, we experimentally evaluated Ni isotope fractionation during adsorption on Fe- and Mn-oxyhydroxides since similar processes may potentially occur in natural Fe-Mn deposits. Results indicate that after Ni adsorption, the solid phase is enriched in light Ni isotopes relatively to the solution with fractionation factors (Δ60/58Nimin/sol) varying from -1 ‰ for birnessite, -0.9 ‰ for goethite and -0.4 ‰ for ferrihydrite. These results, and other recent studies, strengthen our hypothesis according to which Ni isotopes variability in Fe- and Mn-rich metalliferous deposits can be explained by enrichment and formation processes during metal incorporation in Fe and Mn mineral phases rather than variations in the isotopic composition of the sources. Thus, hydrogenetic Fe-Mn crusts formed slowly from seawater dissolved metals do not show significant Ni isotope fractionation, whereas hydrothermal deposits formed by relatively rapid processes as a result of hydrothermal inputs exhibit important Ni isotope fractionation

This research focuses on the synthesis and development of new functional nanomaterials with tailored morphology for high performance supercapacitors and hydrogen generation through electrolysis of water splitting in order to alleviate the energy crisis and environmental problems. A series of nickel based nanomaterials have been synthesized and their electrochemical properties were thoroughly studied. Ultrafine amorphous barium nickel phosphate nanofibers, and Ni-Co and NiCu layered double hydroxide (LDH) nanosheet arrays directly grown on carbon fibre clothes (CFC) demonstrated excellent performance for supercapacitors while NiCoFe LDH nanosheet arrays on CFC showed high catalytic activity for oxygen evolution reaction for water splitting.

Introduction: This in vitro study aimed to evaluate and compare the fatigue resistance of ProFile Vortex® (VX) and Vortex Blue® (VB) files in two different artificial double curvature canals (DC1 and DC2) and in an artificial single curvature canal (SC). The bending moment of VX and VB was assessed. Methods: The bending moment (g·cm) was used to measure flexibility of VX and VB (size 25/.04, length: 25mm) according to ISO 3630-1 specifications. Both files types were tested for cyclic fatigue failure inside canals containing: a single curvature (SC: 60⁰ curvature, 5 mm radius) and two canals with different double curvature (DC); [DC1: coronal curvature of 60⁰ and 5 mm radius, and apical curvature of 30⁰ and 2 mm radius; DC2: coronal curvature of 60⁰ and 5 mm radius, and apical curvature of 60⁰ and 2 mm radius]. The number of cycles to failure (NCF) was recorded and the fracture surface of all fragments was examined with a scanning electron microscope (SEM) to confirm cyclic fatigue failure and for qualitative analysis of pattern of fracture. Results: VX and VB followed slightly different trajectories in the identical canals, especially in double curvature canals. The mean bending moment value was significantly lower for VB than for VX (p < .001). NCF for the two files were significantly higher in the single curvature canal (SC) compared to the two double curvature canals (DC1 and DC2) (p < .001). Of the double curvature canals, the NCF was significant higher in DC1 than in DC2 for VB (p < .05) but not for VX (p > .05). In the SC group, VB had NCF superior to VX (p < .05). In DC1 and DC2 groups, NCF of VX and VB was not statistically different from each other (p > .05). Multiple crack origins were observed for the majority of files fractured in DC1 and DC2 canals. Conclusions: DC1 and DC2 canals demonstrated a more stressful and challenging anatomy than the SC canal for VX and VB. In double curvature canals, degree of curvature and radius, and the file’s flexibility may affect the mean NCF.
Dentistry, Faculty of
Graduate

A fundamental investigation into a double roast-leaeh process to extract copper from sulfide concentrates containing iron and nickel has been undertaken. The double roast-leach process involves three steps: dead roast to remove sulfur from concentrates, segregation roast to produce metallic copper, and a selective leach of copper with acidic Cu(II) sulfate/acetonitrile (AN)/H20 or Cu(II) chloride/NaCl/h2O solutions. The first part of this work investigates the application of the double roast-leach process for -the recovery of copper from copper-iron and copper-nickel-iron sulfides under a variety of roast conditions. The extent of sulfur removal from the calcine and the formation of copper ferrite were studied to test their effect on the subsequent leaching and recovery of copper. It was found that sulfur in the calcine tends to hold copper as CuS and decrease the copper recovered by leaching, whi1st the formation of ferrite has less effect on the subsequent segregation and copper leaching. A study of the effect of temperature, carbon addition, chloride addition and time on segregation roasting revealed that with about 10% carbon addition, a high efficiency of copper segregation and leaching was achieved over a relatively wide range of roasting temperatures and leaching conditions. However strict control of the roasting temperature to about 670C and carbon addition was necessary to achieve selective segregation and extraction of copper from nickel and iron-bearing sulfide concentrates. The second part of this work compares and contrasts the dissolution rates and mechanism of copper and nickel metals, NiO, Fe3O4, CuFe204 and NiFe2O4 which are the components of the segregated calcine in both the Cu(II) sulfate/AN/H20 and Cu(II) chloride leach solution systems. Both electrochemical and kinetic studies were carried out on pure synthetic minerals by using rotating disc electrodes under controlled potentials and by leaching the minerals in various leach solutions of different Eh. Both approaches complemented each other and gave good agreement and correlation. It was found that the dissolution rate of copper in both the aqueous chloride and aqueous AN/sulfate leach systems was determined by Cu(II) diffusion. The dissolution rate of nickel in aqueous chloride solutions was also determined by Cu(II) diffusion, but in aqueous AN/ sulfate solutions it was inhibited by the passivation of the nickel surface. However, under practical leach conditions there is sufficient chloride present in the segregated calcine to prevent passivation from occurring. In the absence of nickel passivation the dissolution of nickel was also controlled by Cu(II) diffusion in sulfate media. By contrast, the dissolution of magnetite was found to be affected mainly by the redox potential and proton activity(aH+)of the solution and basically unaffected by stirring. Magnetite reacted most rapidly in the presence of Cu(I) at potentials cathodic to its rest potential, and the reaction rate was directly proportional to aH+. Thus to minimise the dissolution of magnetite it was necessary to leach the calcine at high Eh and high pH. The dissolution rates of hematite and nickel, copper and zinc ferrites were determined in dilute HC1. As found with magnetite, reducing agents such as Cu(I) favoured the acid dissolution of hematite but hindered the dissolution of nickel(II) oxide. This was supported by cyclic voltammogram studies of carbon pastes of and ferrites these materials. Overall, it was established that both acidic Cu(II) sulfate/AN/ H20 and Cu(II) chloride/NaCl/H20 solutions are suitable for selective leaching of copper following double roasting.

The optimal conditions for deposition of nickel coating and Ni-layered double hydroxide metal matrix composite coatings onto stainless steel discs in a modified all-sulfate solutions have been examined. Nickel films provide good general corrosion resistance and mechanical properties as a protective layer on many metallic substrates. In recent years, there has been interest in incorporation nano-dimensional ceramic materials, such as montemorillonite, into the metal matrices to improve upon the corrosion and mechanical properties. Layered double hydroxides have been used as corrosion enhancer in polymer coatings by increasing mechanical strength and lowering the corrosion rate but until now, have not been incorporated in a metal matrix by any means. Layered double hydroxides can be easily synthesized in a variety of elemental compositions and sizes but typically require the use of non-polar solvents to delaminate into nanodimensional colloidal suspensions. The synthesis of a Zn-Al LDH has been studied and characterized. The effects of the non-polar solvents dimethylformamide and n-butanol on the deposition and corrosion resistance of nickel coatings from a borate electrolyte bath have been studied, a nickel-LDH nanocomposite coating has been synthesized by electrochemical deposition and the corrosion resistance has been studied. Results indicate an improvement in corrosion resistance for the coatings with minimal change in the nickel matrix's internal strain and crystallite size.

Le reformage de CH4, qui fait partie des technologies de valorisation du CO2, est considéré comme une voie intéressante pour la production de gaz de synthèse. Les hydroxydes à double couche (HDC) contenant du Ni, Al2O3, MgO ont des propriétés prometteuses. Le dopage par Y, Zr ou Ce a également montré une influence positive sur l’activité catalytique. L’objectif de cette thèse était donc d’évaluer des HDC Ni/Mg/Al dopés par Y, et Zr ou Ce dans la réaction de reformage à sec du méthane (DRM), l’oxydation partielle du méthane (POM), l’oxydation partielle combinée au reformage du méthane (CRPOM) et le tri-reformage du méthane (TRM). Les catalyseurs ont été caractérisés par XRD, XRF, N2-sorption, TPR-H2, TPD-CO2, chimisorption d’H2, TEM, HRTEM, TGA et spectroscopie Raman et testés en TPSR de 600 à 850 °C et à 700 °C pendant 5h. En DRM, en présence de Y, la dispersion de Ni et la SBET ont augmenté. La co-imprégnation de Zr et Y a conduit à une meilleure stabilité due à la formation d’une phase YSZ. L'addition de Zr et Y par co-précipitation a permis d’augmenter la dispersion de Ni et la basicité totale. En reformage « oxydant », HTNi et HTNi-Y2.0 ont été testés. En POM, HTNi et HTNi-Y2.0 sont actifs et stables avec H2/CO≈2.0. En CRPOM, on observe une conversion plus élevée de CH4, mais moins importante pour le CO2 comparée au DRM. L'ajout d'O2 dans le mélange réactionnel a donc contribué à l'élimination du carbone. La formation de carbone est limitée avec un rapport CO2/H2O=1 (TRM). Cependant, avec CO2/H2O = 0,5, une grande quantité de C est toujours présente et la stabilité structurelle de HTNi-Y2.0 est influencée négativement lorsque la périclase est transformée en hydroxyde
Reforming of methane, belonging to the Carbon Capture and Utilization technologies, is considered an attractive route for syngas production. Double-layered hydroxides (DLHs) with Ni, Al2O3, MgO components were reported to have promising properties. Promotion with yttrium, zirconium or cerium also positively influence the catalytic performance. Thus, the goal of this PhD thesis was to evaluate the catalytic behavior of Ni/Mg/Al DLHs promoted with Y, and Zr or Ce in dry reforming of methane (DRM), partial oxidation of methane (POM), partial oxidation combined with methane reforming (CRPOM), and tri-reforming of methane (TRM). The catalysts were characterized by XRD, XRF, N2 sorption, TPR-H2, TPD-CO2, H2 chemisorption, TEM, HRTEM, TGA and Raman spectroscopy and tested in TPSR from 600 to 850°C, and at 700°C for 5h. In DRM, the Y promotion increased Ni dispersion and SBET, especially with 2 wt.%. Zr and Y co-impregnation resulted in the YSZ phase formation leading to better stability. The Zr and Y introduction during co-precipitation step increased the Ni dispersion and the total basicity, similarly as for Ce and Y promoted materials. In the oxidative reforming, HTNi and HTNi-Y2.0 were tested. In POM, both were active and stable with H2/CO≈2.0. CRPOM tests showed higher CH4 conversion, but lower for CO2 as compared to DRM. Addition of O2 in the gas feed greatly contributed to the C removal. The carbon formation was inhibited when CO2/H2O=1 during TRM tests. However, with CO2/H2O=0.5, a high amount of C was formed, and the structural stability of Y-catalyst was negatively influenced as periclase was transformed into hydroxides

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior
A soldagem de revestimentos de ligas de nÃquel à utilizada pelas indÃstrias de petrÃleo e gÃs como opÃÃo de construÃÃo e reparo de estruturas e equipamentos submetidos em ambiente de condiÃÃes severas com o intuito de apresentar desempenhos necessÃrios de resistÃncia à corrosÃo. Muitos trabalhos foram desenvolvidos com superligas de nÃquel AWS ERNiCrMo-3, AWS ERNiCrMo-4 e AWS ERNiCr-Mo14, para avaliar resistÃncias à corrosÃo e a Ãltima se mostrou bem superior, porÃm o seu custo tambÃm à bem mais elevado que as outras duas. Assim, o trabalho vem aliar a alta produtividade do processo de soldagem MIG/MAG â DA atravÃs da soldagem de revestimentos com as ligas AWS ERNiCrMo-3 e AWS ERNiCrMo-4 na intenÃÃo de se obter uma mistura que apresente tanto a composiÃÃo quÃmica prÃxima a da liga AWS ER NiCr-Mo-14 como desempenho de resistÃncia a corrosÃo, porÃm com menor custo. Estudos exploratÃrios foram realizados por meio de soldagem com simples deposiÃÃo para determinaÃÃo da faixa de velocidade de soldagem entre 50 e 100 cm/min, modo de operaÃÃo da fonte em corrente constante pulsada e gÃs de proteÃÃo ArgÃnio puro. Os revestimentos foram soldados com menor energia (7,5 kJ/cm), tecimento triangular, eletrodos posicionados um atrÃs do outro em relaÃÃo a velocidade de soldagem e sem defasagem entre as correntes. Nessa etapa variou-se Ãngulo de ataque e o percentual de sobreposiÃÃo dos cordÃes. A melhor condiÃÃo apresentada foi menor diluiÃÃo, 9,75%, e elevado reforÃo, 3,92 mm, sendo essa obtida utilizando-se a tocha inclinada de 15Â, e sobreposiÃÃes de 50%. A relativa baixa diluiÃÃo encontrada e o elevado reforÃo reduziram a necessidade de uma segunda camada, o que torna o processo uma boa opÃÃo para operaÃÃes de revestimento para indÃstria de petrÃleo e gÃs.
Weld overlayâs Nickel based alloy are used by the oil and gas industry as an option for construction and repair of structures and equipment subjected to severe environment conditions with the purpose to provide performance required like for corrosion resistance. Many works have been developed with Nickel based superalloys AWS ERNiCrMo-3, AWS ERNiCrMo-4 e AWS ERNiCrMo-14, evaluating among several characteristics the last alloy proved to be upper, but their cost is also higher than the other two. Therefore the present work intends to combine the high productivity of GMAW double wire for welding overlay applications using alloy with AWS ERNiCrMo-3, AWS ERNiCrMo-4 with the intention of obtain a mixture presenting both chemical composition similar to the AWS ER NiCrMo-14 such as corrosion resistance performance, but with less cost. Exploratory studies were performed by means of welding with simple deposition to determine the range of welding speed between 50 and 100 cm / min, the operating mode of the source constant current and pulsed pure argon shielding gas. The coatings were welded with low energy (7,56 kJ/cm), triangle weaving, electrodes positioned one behind the other in relation to the welding speed, without out of phase the currents. This step was varied angle of attack and the percentage of overlap the weld beads. The best condition was presented lower dilution, 9.75%, and a high thickness 3.92 mm and that obtained using the torch inclined at 15 Â and overlap of 50%. The relatively low dilution and high thickness found reduced the need for a second coating, which makes the process a good option for coating operations.

Certaines plantes, dites hyperaccumulatrices, ont la capacité de se développer sur des sols riches en métaux et d’accumuler ces métaux à des concentrations élevées. L’incinération de la biomasse produit des cendres qui contiennent de 10 à 25% en masse de Ni. Ce travail s’inscrit dans la continuité d’une recherche menée par l’équipe depuis plusieurs années, qui a donné lieu notamment à un brevet sur la production du sel double sulfate de nickel et d’ammonium hexahydraté (ANSH) à partir de la biomasse d’Alyssum murale. Le manuscrit comprend d’abord une synthèse bibliographique sur la phytomine, allant des hyperaccumulateurs aux procédés de valorisation, essentiellement centrée sur le nickel. Ensuite, ont été comparées quinze plantes hyperaccumulatrices (des genres Alyssum, Leptoplax et Bornmuellera) provenant d’Albanie ou de Grèce, en vue de leur application pour la phytomine. Les teneurs en nickel ont été mesurées dans les différents organes des plantes et dans les cendres obtenues par combustion. Les trois genres ont de l’intérêt pour l’application, les plantes contiennent 1 à 3% en masse de nickel et les cendres 15 à 20 %. Le procédé hydrométallurgique de production d’ANSH a été étudié étape par étape en vue d’optimiser chaque étape pour produire un sel très pur tout en économisant matière et énergie et minimisant la production d’effluents et de déchets. Ce travail a conduit à l’amélioration du procédé de départ. Enfin, de nouvelles pistes ont été proposées pour conduire à de nouveaux procédés et produits du nickel. Les résultats obtenus et la dynamique actuelle autour de la phytomine montrent l’intérêt de cette approche et annoncent son développement imminent
Some plants, known as hyperaccumulators, are able to develop on metal containing soils and to accumulate these metals at high concentrations in shoots. Biomass incineration leads to ash containing 10 to 25 wt % nickels, greater than in some mineral ores. This work follows a research that has been carried out by the team for several years, which has resulted in a patent on the hydrometallurgical production of the double salt ammonium and nickel hexahydrate (ANSH) from the biomass of Alyssum murale. It aims at improving the synthesis method of this salt in order to upscale it at the pilot scale and explore new methods leading to new products. The manuscript begins with a bibliographic review on phytomining from hyperaccumulators to metal recycling processes, essentially focused on nickel. Then ca 15 hyperaccumulator plants (genus Alyssum, Leptoplax and Bornmuellera) collected in Greece or Albania have been compared, in the objective of phytomining. Nickel concentrations were measured in the plant organs and in the ashes after combustion. The three types of plants are of great interest for the technology, they contain 1 to 3 wt % of nickel and the ashes 15 to 20%. The hydrometallurgical process of ANSH production was investigated step by step to optimize each step to produce a salt of high purity, to decrease materials and energy consumption and to minimize effluent and waste production. The process was thus improved. Eventually, new ideas have been tested for new processes and nickel products. The obtained results and the current dynamics prove the interest of phytomining and announce its imminent development

Thesis (M. S.)--Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology, 2005.
Ready, Jud, Committee Co-Chair ; Carter, Brent, Committee Co-Chair ; Snyder, Bob, Committee Member ; Wang, Zhong Lin, Committee Member. Includes bibliographical references.

Double perovskite materials exhibit alterations in magnetic order through manipulation oftheir crystal structure. Certain ultra thin metallic bilayers can create an exotic magnetic stateof confined spin textures called skyrmions. In both cases, new atomic arrangements leadto new electrical and magnetic properties. The following work comprises two studies, bothof which examine the magnetic properties of transition metals in either powder or thin filmsamples. The first part is dedicated to a series of muon spin rotation and relaxation (muSR)experiments on a LaSrNiReO6, double perovskite, powder sample. In the muSR technique, aspin polarized muon beam is focused onto a powder envelope in low pressure and temperatureconditions. The spins of the implanted muons evolve depending on the intrinsic or externallyapplied magnetic field according to Larmor precession. The measurement is based onthe detection of decay positrons that carry this precession information on their preferreddecay directions. Measurements that were realized in wTF, ZF and LF setups, reveal asecond transition to magnetic order at Tc ≃ 22K, below a transition that was observed at T =261K from magnetic susceptibility measurements. The experimental results point to threemagnetic phases, paramagnetic for T > 261K, dilute ferrimagnetic for 22 < T < 261K and amagnetically ordered state for T < 22K, that may implicate ferro- and antiferromagnetismfrom Ni sublattices and Ni-Re interactions. The second part follows an attempt to produce and characterize ultra thin bilayer filmsfor the observation of interfacial chiral structures and skyrmions. Co/Fe/MgO (100) andW/Ni/Cu (100) bilayers were grown with magnetron sputter deposition in various layerthicknesses and their structure was determined by X-ray reflectometry (XRR). The XRRscans presented a relatively thick-layered Co/Fe/MgO film, while extremely thin and roughW/Ni/Cu bilayers, for the purposes of studying films with broken interfacial inversionsymmetry. This study was concluded with indicative magneto-transport measurements thatalso point to the reconfiguration of the growth procedure.

La tribocorrosion est le processus conduisant a la dégradation d'un matériau métallique sous l'action conjuguée du frottement et de la corrosion. Le travail décrit dans ce mémoire a deux objectifs complémentaires : - mettre au point un essai de tribocorrosion permettant a la fois des études appliquées et des recherches approfondies a caractère fondamental sur les mécanismes de tribocorrosion. Dans ce but, nous avons mis en œuvre un tribometre de type pion-disque apte a travailler en milieu corrosif et permettant d'utiliser toutes les techniques électrochimiques d'étude de la corrosion. Étudier les mécanismes de tribocorrosion de deux aciers passivables, un alliage fer 29% nickel et un acier inoxydable duplex z2 cndn 22-05 (22% cr 5% ni 3% mo). Nous avons en particulier étudié les réactions de dissolution anodique et de passivation, et les interactions de ces réactions avec le frottement. Les mesures électrochimiques ont permis d'étudier la contribution des phénomènes de corrosion et de passivation dans le comportement en tribocorrosion des alliages étudiés, ainsi que l'influence du frottement sur la réactivité électrochimique de la surface. Nous avons ainsi pu mettre en évidence l'influence de la convection d'électrolyte provoquée par le mouvement relatif des deux surfaces en contact. Nous avons montré que l'écrouissage ne modifie pas sensiblement la réactivité de la surface métallique frottée. Enfin nous avons montré que la destruction des couches superficielles par le frottement, active la dissolution du métal. Nous avons utilise un modèle simple de tribocorrosion pour expliquer cet effet. Nous avons aussi montre expérimentalement que la présence de ces couches modifie les conditions mécaniques du frottement (coefficient de frottement). En complément, afin de caractériser de la manière la plus précise possible les propriétés superficielles et en volume des matériaux étudiés et de comprendre les mécanismes d'endommagement, nous avons mis en œuvre, avant et après l'essai de tribocorrosion, différentes méthodes d'analyse. Nos travaux ont montre la nécessité de développer une description plus fine, au niveau local, de l'état électrochimique, mécanique et structural, de la surface frottée, et décrivant également les interactions entre les différentes parties de la surface.

In this thesis work, it has been studied the effect of carbonaceous nanomaterials like graphene and nanotubes on GC electrodes, in various configurations, to perform the synthesis of the layered double hydroxide of nickel and aluminium. The potentiodynamic electrodeposition was found more efficient as to Ni centres electroactivity and more reproducible than potentiostatic or galvanostatic electrodeposition. It has been performed a structural characterization by means of XRD analysis (which confirmed the typical hydrotalcitical pattern) and a morphological characterization by means of SEM analysis, from which it was observed a homogeneous and well adherent coating, except for the bilayer configurations. It was carried out an electrochemical characterization to evaluate the electroactive surface area, that was found to be significantly increased in the presence of graphene, and the charge transfer resistance, that was lower when the nanomaterials were present. The modified electrodes were then tested in practical applications like the glucose determination and the oxygen evolution reaction.

Des hydroxydes doubles lamellaires (hdl) multicomposants, contenant les cations co 2 +, ni 2 +, mg 2 + et al 3 +, obtenus par coprecipitation a ph constant, en controlant les parametres de synthese, ont ete utilises comme precurseurs de catalyseurs d'hydrogenation. L'etude de l'activation montre que les stabilites thermiques des echantillons sont fonction de leur teneur en magnesium et de leur densite de charge dans les feuillets. Les phases cristallines obtenues apres calcination sont un melange de phases oxydes mixtes et spinelles. Les reductibilites dependent largement de leur composition. De ce fait, le cobalt se reduit dans deux types d'especes bien identifiables, alors que le profil de reduction attribuable au nickel traduit une plus large distribution d'especes. Les proprietes acido-basiques et metalliques des catalyseurs sont reliees a leurs activite dans l'hydrogenation de l'acetonitrile. Ils presentent une selectivite elevee pour la formation de l'amine primaire, et permettent dans le meilleur des cas d'atteindre 96% d'ethylamine a 98% de conversion. L'etude comparative des divers solides ne met en evidence aucune correlation nette entre leur acido-basicite et la selectivite. Par contre, l'association du nickel et du cobalt induit un effet de synergie, attribue a une dilution des ensembles nickel par le cobalt, ce qui limite la formation des produits secondaires de condensation.

Les supercondensateurs, en tant que dispositifs de stockage d'énergie, ont attiré une grande attention dans notre vie quotidienne pour combler l'écart entre les batteries et les condensateurs. Par conséquent, la préparation d'électrodes en matériaux composites à hautes performances pour les supercondensateurs joue un rôle vital dans leurs futurs développements technologiques. Dans ce contexte, les hydroxydes doubles lamellaires (HDL) et Ni(OH)2 ont été reconnus comme des électrodes prometteuses pour les supercondensateurs en raison de leurs réactions redox rapides et de leur comportement de type batterie.Le chapitre 1 donne un bref aperçu historique ainsi que les principes et le mécanisme de stockage d'énergie, les matériaux d'électrode des supercondensateurs, et les méthodes de caractérisation correspondantes.Le chapitre 2, après un bref rappel sur la synthèse et l’utilisation de matériaux à base d’HDL comme électrodes de supercondensateurs, on décrit la préparation d’HDL à base de Ni comme électrodes pour les supercondensateurs. Premièrement, des HDLs à base de NiFe sur mousse de Ni (NF) recouverte d'oxyde de graphène réduit (LDF NiFe/rGO/NF) ont été préparées par une méthode de dépôt électrochimique. L’électrode NiFe HDL/rGO/NF présente une capacité spécifique de 585 C g-1 à une densité de courant de 5 A g-1. Dans la deuxième partie de ce chapitre, nous décrivons la synthèse hydrothermale d’HDLs à base de NiAl enrobées sur des sphères de carbone (CS) supportées par des électrodes en mousse de Ni (NiAl DHL@CS/NF). La performance des matériaux préparés en tant qu'électrodes sans liant dans des supercondensateurs a été évaluée. Le matériau d'électrode NiAl DHL@CS/NF présente une capacité surfacique de 1042 mC cm-2 à 1 mA cm-2, beaucoup plus élevée comparée aux valeurs de capacités surfaciques de NiFe HDL@CS/NF (705.8 mC cm-2) et de NiCr LDHs@CS/NF (814.9 mC cm-2) à 1 mA cm-2. Enfin, un matériau composite à base de NiMnCr sur un substrat de mousse de nickel recouvert de sphères de carbone (NiMnCr HDL@CS/NF) a été préparée en utilisant un processus hydrothermal en deux étapes. Le nanocomposite ainsi obtenu a été investigué comme électrode dans un supercondensateur et présente une capacité spécifique de 569 C g-1 à 3 A g-1 avec une bonne stabilité. De plus, un supercondensateur hybride a été fabriqué en utilisant NiMnCr HDL@CS/NF comme électrode positive et FeOOH déposé sur NF (FeOOH/NF) comme électrode négative. Le dispositif présente une densité d'énergie de 48 Wh kg-1 à une densité de puissance de 402.7 W kg-1. Dans le chapitre 3, des électrodes sans liant Ni(OH)2@CuO sur une mousse de cuivre ont été synthétisées par un processus en deux étapes à température ambiante. Nous avons étudié l’effet du temps de dépôt (30, 50, 90, 150 et 200 s) sur le comportement électrochimique des électrodes obtenues. Parmi tous les échantillons, Ni(OH)2@CuO@Cu-150 présente la plus grande capacité surfacique de 7063 mC cm-2 à 20 mA cm-2, et a donc été choisi comme électrode positive dans un supercondensateur hybride. En utilisant de l'oxyde de graphène réduit dopé à l’azote sur de la mousse de nickel (N-rGO/NF) comme électrode négative, un supercondensateur hybride a été assemblé. Il présente une bonne flexibilité, une stabilité cyclique et une densité d'énergie surfacique élevée de 130.4 μWh cm-2 à une densité de puissance de 1.6 mW cm-2.Une conclusion générale rappelle les principaux résultats obtenus dans ce travail de thèse sur l'application de composites d'hydroxydes doubles lamellaires à base de Ni en tant qu’électrodes dans des dispositifs de stockage d'énergie, et présente quelques perspectives envisageables à la lumière de ces travaux (chapitre 4)
Supercapacitors, as energy storage devices, have drawn great attention in our daily life to bridge the gap between batteries and capacitors. Therefore, the preparation of high-performance material electrodes for supercapacitors plays a vital role in the future technological developments. In this context, layered double hydroxides (LDHs) and Ni(OH)2 have been recognized as promising electrodes for supercapacitors, owing to their fast redox reaction and battery-type behavior.The Chapter 1 of my PhD work gives a brief historic overview, principles and mechanism of energy storage, electrode materials of supercapacitors and the corresponding characterization methods. In Chapter 2, after a brief introduction on LDHs and their investigation as electrode materials in supercapacitors, we summarize our results obtained on Ni-based LDHs as electrodes for supercapacitors. Firstly, NiFe LDHs on Ni foam (NF) coated with reduced graphene oxide (NiFe LDHs/rGO/NF) was prepared by electrochemical deposition method. NiFe LDHs/rGO/NF achieved enhanced specific capacity (585 C g-1 at a current density of 5 A g-1). Additionally, a flexible asymmetric supercapacitor was assembled using NiFe LDHs/rGO/NF as the cathode and mesoporous carbon (MC) coated on NF as the anode. The supercapacitor exhibited an energy density of 17.71 Wh kg-1 at a power density of 348.49 W kg-1. Secondly, NiAl LDHs coated on carbon spheres (CS) supported by Ni foam (NiAl LDHs@CS/NF) electrodes were synthesized by a facile hydrothermal method. The performance of the prepared materials as binder-free electrodes in supercapacitors was assessed. The NiAl LDHs@CS/NF electrode achieved the largest areal capacity (1042 mC cm-2), as compared to the areal capacity values attained by NiFe LDHs@CS/NF (705.8 mC cm-2) and NiCr LDHs@CS/NF (814.9 mC cm-2) at 1 mA cm-2. Therefore, a hybrid supercapacitor device comprising NiAl LDHs@CS/NF as the positive electrode and N-doped reduced graphene/NF as the negative electrode was assembled, which attained an energy density of 43 μWh cm−2 at a power density of 0.805 mW cm−2. The hybrid supercapacitor was successfully applied to operate a windmill device continuously for 32 s. Finally, NiMnCr LDHs-carbon spheres modified Ni foam (NiMnCr LDHs@CS/NF) nanocomposite was prepared using a two-step hydrothermal process and exhibited a high specific capacity of 569 C g-1 at 3 A g-1 with good reversibility and stability. Furthermore, a hybrid supercapacitor was fabricated using NiMnCr LDHs@CS/NF as the positive electrode and FeOOH coated on NF (FeOOH/NF) as the negative electrode. The energy storage device reached an energy density of 48 Wh kg-1 at a power density of 402.7 W kg-1. In Chapter 3, Ni(OH)2@CuO@Cu foam binder-free electrodes were fabricated by a two-step process at room temperature with various deposition times (30, 50, 90, 150 and 200s). Among all the samples, Ni(OH)2@CuO@Cu-150 exhibited the largest areal capacity of 7063 mC cm-2 at 20 mA cm-2, and was therefore chosen as the positive electrode in a hybrid supercapacitor. Using N-doped reduced graphene oxide on nickel foam (N-rGO/NF) as the negative electrode, a hybrid supercapacitor was assembled. It displayed good flexibility, cycling stability and high areal energy density of 130.4 μWh cm−2 at a power density of 1.6 mW cm−2.In conclusion, all the results obtained in this thesis imply the promising potential application of Ni-based hydroxide composites as energy storage devices and provide valuable highlights to the exploration of new composite materials for supercapacitor electrodes in future works (Chapter 4)

Les espèces invasives sont une des perturbations les plus importantes des milieux aquatiques d'eau douce. La prévention des invasions passe par l'identification des zones dans lesquelles ces espèces sont susceptibles de s'installer. Cette thèse a mis en évidence que : - le changement de grain spatial modifie la mesure de l'aire de la distribution observée. Par contre, le grain des données utilisées pour calibrer les modèles influence peu la qualité des prédictions. - les grains les plus larges restent utilisables pour identifier les espèces changeant de niche climatique lors du processus d'invasion. - la majorité des six espèces de poissons étudiées présentent un fort risque d'établissement sous l'effet du changement climatique, même en l'absence de changement de niche de ces espèces. - la qualité des prédictions des modèles corrélatifs peut être améliorée en utilisant la méthode d'ensemble itérative que nous avons développée. Cette méthode est particulièrement adaptée pour les espèces invasives, mais aussi pour les espèces difficiles à détecter ou les espèces en danger
Freshwaters are among the most anthropogenicaly threatened ecosystems in the world. They especially face serious threats due to invasive species. Efforts are thus needed to control invasions and increase the accuracy of the models used to predict the potential distribution of invasive species. We showed that: - the area of the observed distribution, and thus the area of the distribution predicted by correlative models, increases exponentially with the spatial grain of the data. However, model quality is little affected by the grain of the data and decreases only for the largest grains. - coarse-grained occurrence data remain useful in identifying the species that experience niche shifts. - most of the six fish species that we have studied were able to establish in France under climate change, even without niche shift. - the iterative ensemble modeling method that we developed increases the accuracy of predictions as soon as the occurrence data set contained abundant non environmental absences. This new method is of interest for invasive species niche modeling but also to model the distribution of difficult to detect or endangered species

Luronium natans est une espece heterophylle (rosette sempervirente submergee et feuilles flottantes estivales), colonisant des habitats peu productifs ou perturbes. Les modeles des strategies vegetales de grime (1979) et de l'organisation centrifuge des communautes de keddy (1989) relient ce patron de repartition a une faible aptitude competitive. En effet, ces modeles supposent que l'intensite de competition est faible dans des habitats perturbes ou pauvres en nutriments. L'aptitude competitive quant a elle, est supposee peu variable sur les gradients environnementaux. L'objectif de ce travail est de tester la validite de ces modeles pour le cas de l. Natans. Dans ce but a ete realise une transplantation de l'espece dans des ecosystemes perifluviaux repartis sur des gradients de perturbation (crues, exondation) et de productivite potentielle (richesse nutritionnelle du sediment), et un suivi des patrons de croissance a petite echelle. Les resultats obtenus demontrent que l'aptitude competitive de luronium est en effet limitee. En absence de competition, il est capable de s'implanter dans une large gamme d'habitats. Dans des conditions de productivite moyenne, luronium se caracterise par une croissance relativement lente et une strategie intermediaire entre celles d'especes plus competitives et celles d'especes plus ruderales. Son maintien dans les habitats de transplantation semble possible a long terme sur une grande partie du gradient de productivite, sous condition d'un niveau de perturbation approprie. Ce besoin de perturbation ne croit cependant pas de maniere continue avec la productivite potentielle de l'habitat : l'espece presente une aptitude competitive potentielle plus elevee dans les sites les plus riches en nutriments, en developpant, grace a son heterophyllie, une canopee dense de feuilles flottantes. En conclusion, l'aptitude competitive dans la phase etablie n'explique pas a elle seule la rarete de luronium. En meme temps, cette etude revele l'existence d'habitats potentiels non occupes, suggerant d'autres causes de rarete liees a l'etablissement, a la regeneration ou a la dispersabilite de l'espece.

L'objectif était d'évaluer l'impact du changement global sur les écosystèmes aquatiques au cours du 21ème siècle, dans le bassin Adour Garonne (S-O France). Une approche de " downscaling " a été développée à l'interface entre les sciences du climat, de l'hydro-chimie et de l'écologie. Les résultats suggèrent une augmentation globale des débits hivernaux ainsi que des débits d'étiages plus faibles. Les concentrations en nitrate pourraient augmenter, de même que la distribution des espèces de poissons les plus thermophiles. Toutefois, une diminution des gaz à effet de serre ainsi qu'une modification des pratiques agricoles (ex. Diminution des fertilisants azotés) pourraient limiter l'intensité des perturbations écologiques. Cette thèse offre une contribution originale, notamment pour la gestion future des ressources hydriques et écologiques
This thesis aimed at assessing the impact of global change on freshwater ecosystems during the 21st century in the Adour Garonne area (SW France). A downscaling approach was developed linking techniques from climate, hydro-chemical and ecological sciences. The main results suggest an increase of high flows in winter as well as more severe low flows in summer. Nitrogen concentrations and thermophile fish species distribution may also increase. Reducing green house gas emissions and modifying agricultural practices (e. G reducing nitrate fertilizers) could reduce the intensity of ecological disturbances. This study is an original contribution to the management of future hydrological and ecological resources

Comprendre la relation entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes est une question centrale de l'écologie moderne. Cette problématique est d'autant plus importante dans le contexte général des perturbations anthropiques sur la biodiversité et les écosystèmes. Les invasions biologiques représentent l'une des causes principales de perte de diversité taxonomique et de modification des écosystèmes. Ceci est particulièrement le cas dans les écosystèmes aquatiques d'eau douce qui sont soumis à de nombreuses introductions d'espèces non-natives de poissons qui peuvent modifier la structure des communautés et altérer les interactions biotiques entre espèces. Les interactions trophiques et les réseaux trophiques qu'elles forment sont à la base des liens entre la structure même de la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes. Par conséquent, identifier les impacts des espèces non-natives sur la structure trophique des communautés est crucial pour estimer comment le fonctionnement des écosystèmes et les services qu'ils rendent peuvent répondre aux invasions biologiques. Dans cette étude, 18 lacs de gravières ont été sélectionnés et leurs communautés piscicoles quantifiées durant deux années consécutives afin de tester les effets des invasions biologiques sur les patrons de diversité fonctionnelle et la structure trophique des communautés piscicoles. Dans un premier temps, nous avons étudié le rôle des facteurs environnementaux sur la composition et la structure des communautés de poissons. Nos résultats ont démontré que la structure des communautés de poissons différait de manière significative entre lacs et nous avons notamment observé que les lacs gérés principalement à des fins halieutiques présentaient une plus forte richesse taxonomique. Nous avons également démontré que les espèces natives et non-natives étaient dominantes dans des lacs avec des caractéristiques environnementales différentes, alors que les pratiques de gestion jouaient davantage un rôle sur structures des communautés. Dans l'ensemble, cette étude a permis de démontrer que la composition des communautés piscicoles évoluait de manière prévisible le long d'un gradient environnemental associé au niveau de maturité des lacs et des pratiques de gestion associées. Dans un second temps, nous avons quantifié l'importance de la variabilité intraspécifique des traits fonctionnels au sein d'une espèce modèle, le black-bass (Micropterus salmoides). Plus précisément, nous avons échantillonné l'ensemble d'une population and nous avons démontré que la variabilité des traits fonctionnels entre les individus était forte et pouvait affecter les estimations de diversité fonctionnelle. De plus, le très faible chevauchement de niches fonctionnelles et isotopiques entre les différentes classes d'âge indiquaient qu'elles doivent être considérées comme des entités fonctionnelles distinctes. Nous avons également démontré l'existence d'une corrélation entre les traits fonctionnels et les valeurs isotopiques du carbone et de l'azote, suggérant ainsi un lien entre spécialisation trophique et les différences de traits fonctionnels au sein des différents stades de vie. Dans un troisième temps, en intégrant la variabilité intraspécifique des traits fonctionnels à l'échelle de la communauté, nous avons examiné les structures fonctionnelles des différentes communautés piscicoles le long d'un gradient d'invasions. Nos résultats ont démontré que les entités natives et non-natives de poissons différaient significativement en terme de traits fonctionnels et que le " niche partitioning " était le mécanisme principal permettant la coexistence des espèces natives et non-natives ayant des traits fonctionnels similaires
Understanding the relationship between biodiversity and ecosystem functioning is a central question in modern ecology. This question is particularly crucial in the general context of human perturbations on both biodiversity and ecosystems. Biological invasions are considered as one of the leading causes of the ongoing taxonomic diversity crisis and the modification of ecosystems. This is especially true in freshwater ecosystems since the widespread introductions of non-native fish can modify recipient communities notably by changing the biotic interactions between species. Trophic interactions represent the linkage between the structural characteristics of biodiversity and the functioning of ecosystems, describing the network of species and the energy links between them. Identifying the impacts of non-native fish species on the trophic structure of recipient communities is therefore crucial to estimate how ecosystem functioning and ecosystem services might respond to biological invasions. In the present study, fish communities from 18 gravel pit lakes were selected and monitored during two consecutive years to test the effects of biological invasions on functional diversity patterns and the trophic structure of fish communities. We first investigated the environmental determinants of fish community composition and structure in these gravel pit lakes. Our results demonstrated that fish community structure significantly differed between lakes and we notably found that lakes highly managed for angling hosted higher levels of taxonomic diversity. We also found that native and non-native species were dominant in lakes with different environmental conditions, while management practices play a critical role in shaping fish species composition. Overall, these findings demonstrated that fish community composition followed a predictable shift along an environmental gradient linked to the natural maturation of gravel pit lakes and the associated human practices. Second, we quantified the importance of intraspecific variability in functional traits in a model species, the largemouth bass (Micropterus salmoides). We sampled a whole population in a private pond and found that functional trait variability among individuals within the same population could affect estimates of functional diversity. Moreover, the extremely low overlap for both functional and stable isotope niches between age-classes indicated that different age classes within a species should be considered as distinct functional entities. We also demonstrated the existence of a significant correlation between functional traits and stable isotope values, suggesting the existence of a linkage between trophic specialization and differences in functional traits within each life stage. Third, incorporating intraspecific variation in functional traits at the community level, we examined the functional attributes of fish communities in the studied lakes. Our results demonstrated that native and non-native fish significantly differed in terms of functional traits. We also demonstrated that niche partitioning was the principal mechanism allowing the coexistence of native and non-native fish with similar functional traits

Les changements climatiques et leurs impacts sur la biodiversité font aujourd'hui l'objet d'une attention croissante de la part de la communauté scientifique et des gestionnaires des écosystèmes naturels. En effet, le climat influence la biologie et l'écologie des espèces animales et végétales, depuis leur physiologie jusqu'à leur répartition. Les modifications climatiques pourraient donc avoir des répercussions importantes sur les espèces et les assemblages. Au sein des écosystèmes aquatiques continentaux, les poissons de rivière sont des organismes incapables de réguler leur température corporelle et soumis à une variabilité hydrologique importante ainsi qu'à de fortes pressions anthropiques. Leur réponse aux modifications du climat actuelles et à venir a pourtant été encore peu abordée. L'objectif de ce travail de thèse est donc d'évaluer les impacts potentiels du changement climatique sur les poissons des rivières françaises, et plus particulièrement sur la distribution des espèces et la structure des assemblages. Des données fournies par l'Office National de l'Eau et des Milieux Aquatiques ainsi qu'une approche de modélisation basée sur les niches écologiques des espèces (i.e., modèles de distribution) ont été utilisées. Différentes sources d'incertitude ont également été testées dans une approche d'ensembles afin de prendre en compte la variabilité entre les impacts projetés et fournir ainsi une évaluation robuste de ces impacts. La première partie de ce travail a consisté en l'identification des principaux déterminants environnementaux qui structurent la répartition spatiale des espèces de poisson au sein des réseaux hydrographiques. Globalement, il apparaît qu'une combinaison de facteurs climatiques et de variables décrivant l'habitat local et la position des habitats au sein des réseaux hydrographiques est importante pour expliquer la distribution actuelle des espèces. De plus, les espèces ont toutes des réponses différentes aux facteurs de l'environnement. Dans un second temps, nous avons mis en évidence que le choix de la méthode statistique de modélisation de la niche écologique est crucial, les patrons actuels et futurs de distribution prédits étant fortement contrastés selon la méthode de modélisation considérée. Cette dernière s'avère même être la principale source d'incertitude dans les projections futures, bien plus encore que les modèles climatiques de circulation générale et les scénarios d'émission de gaz à effet de serre. La variabilité entre les prédictions issues de plusieurs techniques de modélisation peut être prise en compte par une approche de consensus. Un modèle consensuel basé sur la valeur moyenne de l'ensemble de prédictions est capable de prédire correctement la distribution actuelle des espèces et la composition des assemblages. Nous avons donc choisi de retenir cette approche pour évaluer au mieux les impacts potentiels du changement climatique sur les poissons des rivières françaises à la fin du 21ème siècle. Nous avons montré que la majorité des espèces de poisson pourrait être affectée par les futures modifications du climat. Seules quelques espèces d'eau froide (e.g. truite fario, chabot) pourraient restreindre leur distribution aux parties les plus apicales des réseaux hydrographiques. Au contraire, les espèces tolérant des températures plus élevées pourraient coloniser de nouveaux habitats et étendre ainsi leur répartition. Ces modifications de la distribution des espèces pourraient conduire à un réarrangement des assemblages au niveau taxonomique et fonctionnel. Une augmentation de la diversité locale et de la similarité régionale (i.e., homogénéisation) sont ainsi prédites simultanément. L'ensemble de ces résultats apporte donc des éléments sur la compréhension de la distribution des poissons d'eau douce et sur les conséquences du changement climatique qui peuvent être envisagées. Ce travail fournit ainsi une base aux acteurs de la gestion de la biodiversité afin d'initier des mesures de conservation concrètes. De plus, les considérations méthodologiques développées dans cette thèse sont une contribution importante à l'amélioration des projections issues de modèles statistiques de distribution et à la quantification de leur incertitude
Climate change and its impact on biodiversity are receiving increasing attention from scientists and people managing natural ecosystems. Indeed, climate has a major influence on the biology and ecology of fauna and flora, from physiology to distribution. Climate change may thus have major consequences on species and assemblages. Among freshwater ecosystems, stream fish have no physiological ability to regulate their body temperature and they have to cope with streams' hydrological variability and strong anthropogenic pressures. Yet their response to current and future climate change has been poorly studied. The aim of this PhD thesis is to assess the potential impact of climate change on fish in French streams, mainly on species distribution and assemblages' structure. Data provided by the Office National de l'Eau et des Milieux Aquatiques combined with a modelling approach based on species' ecological niche (i.e., distribution models) have been used. Several sources of uncertainty have also been considered in an ensemble modeling framework in order to account for the variability between projected impacts and to provide reliable estimates of such impact. First, we have identified the main environmental factors that determine the spatial distribution of fish species within river networks. Overall, it appears that a combination of both climatic variables and variables describing the local habitat and its position within the river network is important to explain the current species distribution. Moreover, each fish species responded differently to the environmental factors. Second, we have highlighted that the choice of the statistical method used to model the fish ecological niche is crucial given that the current and future patterns of distribution predicted by different statistical methods vary significantly. The statistical method appears to be the main source of uncertainty, resulting in more variability in projections than the global circulation models and greenhouse gas emission scenarios. The variability between predictions from several statistical methods can be taken into account by a consensus approach. Consensual predictions based on the computation of the average of the whole predictions ensemble have achieved accurate predictions of the current species distribution and assemblages' composition. We have therefore selected this approach to assess the potential impacts of climate change on fish in French streams at the end of the 21st century with the highest degree of confidence. We have found that most fish species could be sensitive to the future climate modifications. Only a few cold-water species (i.e., brown trout, bullhead) could restrict their distribution to the most upstream parts of river networks. On the contrary, cool- and warm-water fish species could colonize many newly suitable habitats and expand strongly their distribution. These changes of species distribution could lead to a rearrangement of fish assemblages both at the taxonomic and functional levels. An increase in local diversity together with an increase in regional similarity (i.e., homogenization) are therefore expected. All these results bring new insights for the understanding of stream fish species distribution and expected consequences of climate change. This work thus provides biodiversity managers and conservationists with a basis to take efficient preservation measures. In addition, methodological developments considered in this PhD thesis are an important contribution to the improvements of projections by statistical models of species distribution and to the quantification of their uncertainty

Le cadre géographique de cette étude est constitué de deux zones du Haut-Rhône français (l'ensembles des Basses-terres, Brangues et Brégnier et les zones amont de Lyon, Jons, Miribel et Jonage) et du cours inférieur de l'Ain (au niveau de sa confluence avec le Rhône). Cette étude s'intègre dans le Programme Interdisciplinaire de Recherche sur l'Environnement (PIREN) du Haut-Rhône français. Son but est la mise au point d'une stratégie d'échantillonnage des rives aquatiques basée sur les micro-habitats qui la constituent. [. . . ] Du point de vue pratique, cette étude permet de classer : les invertébrés selon leur capacité à distinguer les différentes structures spatiale. Les micro-habitats selon une valeur décroissante, établie selon le coût et la qualité de l'information apportée. Une proposition de plan d'échantillonnage peut être faite, fondée sur les groupes faunistiques les plus discriminants - (Trichoptères et Coléotères), un comptage en présence/absence des individus, une sélection des microhabitats selon leur valeur descriptive et une maille d'échantillonnage serrée. Cette première approche des peuplements et des microhabitats des rives démontre la complexité de cet écotone et souligne l'intérêt des microhabitats dans une étude de l'impact de l'aménagement dans un grand cours d'eau

碩士
國立臺灣大學
化學研究所
90
The synthesis of norbornene containing organonickel thiolato complexes [Ni(Cp)2(SR)2] is described. The Dlels-Alder reaction of cyclopentadiene and maleic imide yields the norbornene derivative. Reduction of the imide and ester groups using lithium aluminum hydride affords tertiary amine and hydroxy methyl groups. Transformation of the terminal hydroxy group into the corresponding mercaptan is achieved by treatment of the alcohol with phosphorus(Ⅴ) pentasulfide. Reaction of bis(cyclopentadienyl)nickel with the mercaptan gives the corresponding monomer by means of the Grubbs catalyst Cl2(PCy3)2Ru=CHPh yields the double strand polymer. XRD is employed for structural elucidation. It has been shown that the polymer may adopt regular architecture with a regular spacing 5.3 Å which would be attributed to the Ni─Ni distance between two monomeric units. Similar distance is observed by EXAFS measurements. TEM shows that the polymer has bundle structure. These evidences appear to be consistent with a structure of a double strand polymer.

This thesis uses dynamic electrochemical impedance spectroscopy (dEIS) to study how nickel undergoes electrooxidation. An electropolishing step is used to make a clean surface, and then the transformation of nickel to α-Ni(OH)2 is studied, including how a holding potential affects the double layer capacitance, surface structure and charge transfer resistance. Also, NiOOH is grown on the surface by sweeping to more positive potentials, and the activity of NiOOH toward glycerol electrooxidation is studied. It is shown that the free water content decreases on the surface (all or some portions of the surface, or possibly one or two monolayers close to the nickel surface) during the potential hold as determined by the decrease in measured capacitance. Oxidation of glycerol to glyceraldehyde is found to be the main reaction and the reaction mechanism is discussed.
Graduate
2019-10-23

碩士
國立臺灣大學
土木工程學系
86
The research of this thesis includes two parts: double-slip model and micro tension test. The aim is to relate the microscopic deformation characteristics of polycrystalline materials, especially the slip line orientation, with their macroscopic stress-strain behavior. To this end we performed micro tension tests on pure copper and nickel foil specimens, observing the changing slip band orientations in grains and recorded the time histories of loading and elongation, and then compared the experimental data with those simulated by a double-slip model. The planar double-slip models for polycrystal plasticity have been studied by many scholars and in this thesis a model recently developed by H.-K. Hong and C.-S. Liu is presented. Our model features that the slip line orientations are evolving; moreover, we are able to obtain the closed-form solutions of the slip line orientation and of the orientation distribution function (ODF) under constant velocity gradient and constant hardening, and to prove analytically the normalization condition of the ODF. The micro tension tests were executed using the micro-forcing-heating device and micro-recorder-image analyzer system, which were originally designed by H.-K. Hong and C.-G. Cheng and updated in this thesis work about its power system, changing from an hydraulic actuator to a servomotor, and its image-processing system, changing from an analogy type to a digital type with improved software. In the tests the foil specimens of pure nickel and copper were gradually loaded toward final failure and the evolution of the surfaces of the specimens including grain boundaries and slip bands inside grains were simultaneously observed and recorded through microscope and CCD camera. Comparison with the experimental data shows that the double-slip model is capable of relating the particular microscopic evolution with the macroscopic stress-strain relationship to a certain degree.

碩士
國立臺灣科技大學
化學工程系
106
In recent years, rechargeable zinc-air batteries have attracted much attention owing to its high energy density, promising safety, and economic viability. In air electrode, bi-functional electrocatalysts are desirable since the dual functionality of the oxygen evolution reaction (OER) and oxygen oxygen reduction reaction (ORR) are required on the same electrode under charging and discharging processes, respectively. Unfortunately, both ORR catalyst Pt/C and OER catalyst IrO2 don’t have bifunctional property. The high cost of precious Pt/C and IrO2 catalysts also limit their wide spread application. In the light of this, this work provides a promising bi-functional electrocatalyst with earth-abundant elements to enable the oxygen conversion reaction efficiently. Carbon supported NiFe layered double hydroxide (NiFe LDH/C) can be synthesized by a facile hydrothermal method which can precisely control the catalyst’s composition. Then, the optimal NiFe LDH/C was used as precursor and further reduced to bi-functional catalyst by hydrogen reduction and thermal ammonolysis. The results show that NiFe/NiFeN/NC nanocomposites, characterized by duel electroactive sites for OER and ORR, can be simultaneously derived by thermal ammonolysis process. According to the electrochemical measurements by linear sweep voltammetry (LSV), NiFe/NiFeN/NC nanocomposite calcined in ammonia at 500 oC demonstrates excellent activities for oxygen conversion reaction, when compared to NiFe LDH and NiFe/C. Its overpotential △E between the ORR current density of 3 mA cm−2 and OER current density of 10 mA cm−2 is 0.91 (V). In the stability test, a chronoamperometry method was used in 0.1 M KOH. After 6 hours, NiFe/NiFeN/NC catalyst calcined at 500 oC showed high stability with a decline of current of 8.9% and 14.1% in OER and ORR, comparable to 29.1% for IrO2 and 7.7% for Pt/C, respectively. In addition, the ORR stability test in 1 M KOH showed that the activity decayed 18.4% for NiFe/NiFeN/NC, whereas 23.1% for Pt/C. This indicates that the composite catalyst is more suitable for operations under harsh environments. This study further attempts to establish a rechargeable zinc-air battery test platform and analyze material performance. NiFe/NiFeN/NC shows good stability and its performance is comparable to that of Pt/C+IrO2, confirming its bi-functional property. Considering the cost and mass production, NiFe/NiFeN/NC offers more advantages than the combination of noble materials with Pt/C and IrO2. Keywords:Alkaline, Bifunctional electrocatalyst, Layered double hydroxide, N-doped carbon, Rechargeable zinc-air battery.