Letteratura scientifica selezionata sul tema "Oxyde de graphène – Propriétés physico-chimiques"

L'objectif de cette thèse est d'étudier les propriétés physico-chimiques des surfaces et des interfaces des couches minces par spectroscopie de photoémission (XPS), diffraction des photoélectrons (XPD), et la photoémission résolue en temps (PTR). Les expériences sont réalisées en utilisant une source standard des rayons X AlKa à l'INL ou les rayons X mous auprès du synchrotron Soleil. La première étude sur le système Pt/ Gd203/ Si(111) a montré que le transfert de charge entre le Pt et 0 à l'interface Pt/Gd203 implique un déplacement chimique de niveau Pt4f sans modification des caractéristiques de la composante métallique des spectres XPS. L'étude XPD montre que Pt se cristallise partiellement en deux domaines : [110] Pt(111) // [110] Gd203 (111) et [101] Pt(111) / / [110] Gd203 (111). De plus, une autre phase ordonnée d'oxyde de platine Pt02 à l'interface a été observée. A travers la caractérisation de la morphologie déterminée par la technique AFM et XPD, nous avons discuté l'adhésion aux interfaces métal/oxyde. La deuxième étude traite l'évolution d'interface d'un système modèle : métal non réactive/ semi-conducteur, dépendent fortement des conditions thermodynamiques. Nous avons étudié la couche mince d'Au déposée sur le substrat Si(001) par photoémission résolue en temps (TEMPO- synchrotron Soleil). L'étude XPS, montre avant le recuit la formation de l'oxyde native Si02 sur l'heterostructure à température ambiante. La désorption de cet oxyde se produit à faible température et induit une décroissance de l'intensité des photoélectrons durant le temps de recuit. La désorption de l'oxyde Si02 et la formation de l'alliage AuSi sont responsables de la gravure et la formation des puits de forme cubique à la surface de Si due à l'activité catalytique de l'Au. La troisième étude concerne la croissance du graphène à partir de cristal de SiC(0001)- face Si par décomposition thermique. Le niveau de coeur C1s résolu en trois composantes principales sont associées au carbone de 6H-SiC, de graphène, et l'interface graphène/ 6H-SiC (0001). L'intensité de chaque composante est rapportée en fonction de l'angle polaire (azimutale) pour différents angles azimutales (polaire). Les mesures XPD fournissent des informations cristallographiques qui indiquent clairement que les feuillets de graphène sont organisés en structure graphite sur le substrat 6H-SiC (0001). Cette organisation résulte de l’effondrement de la maille de substrat. Enfin, le découplage à l'interface graphène/ 6H-SiC (0001) par l'oxygène a été étudié par XPS. La dernière étude concerne la croissance du film mince d'InP par MBE sur le substrat SrTi03 (001). L'intégration des semi-conducteurs III-V sur le Si, en utilisant la couche tampon d'oxyde SrTi03 est l'objet des intenses recherches, en raison des applications prometteuses dans le domaine de nano-optoélectronique. Les niveaux de coeur O1s, Sr3d, Ti2p, In3d, P2p ont été analysés et rapportés en fonction de l'angle azimutale à différents angles polaires. La comparaison des courbes XPD azimutales de Sr3d et In3d montre que les ilots InP sont orientées (001) avec la relation d'épitaxie; [110]InP(001 )/ / [100]! SrTi03 (001). La caractérisation morphologique par AFM montre des ilots InP facettés régulièrement dispersée à la surface
The main objective of this thesis is to study the chemical and physical properties at the surface or at the interface between thin layers by photoemission spectroscopy (XPS), photoelectron diffraction (XPD), and time resolved photoemission (PTR) . The experiments were conducted using an Alka source at INL or soft -X ray synchrotron radiation at Soleil, the French national Synchrotron facility. The first photoemission study has been performed on platinum deposited on thin Gd2(h layers grown by Molecular Bearn Epitaxy (MBE) on Si (111) substrate. The charge transfer between Pt and 0 at the interface causes a chemical shift to higher binding energies without changing the characteristic shape of the metal XPS peak. The XPD study shows that Pt is partially crystallized into two (111)-oriented do mains on Gd20 3 (111) with the in-plane epitaxial relationships [11 0] Pt (111) / / [11 0] Gd203 (111) and [101] Pt(111)/ / [11 0] Gd20 3 (111). In addition to bi-domains formation of platinum Pt (111) on Gd20 3 (111), a new ordered phase of platinum oxide Pt02 at the Pt/ Gd203 interface have been observed. The study of the background of the polar curves depending of the morphology has shown, that the film of Pt does not wet on the oxide, due to the low energy of interaction at the interface compared to the Pt thin layer. The second study has been interested to the photoemission time-resolved study of non-reactive metal / semiconductor model system. We have studied the thin layer gold (Au) growth on silicon (Si) substrate before and during annealing in TEMPO beam line (synchrotron Soleil).The XPS study, shows before annealing the formation of silicon native oxide on heterostructure at ambient temperature. The desorption of silicon oxide during annealing at low temperature induce photoemission intensity decreases with time. The desorption of oxide and alloy formation (AuSi) induce distribution of pits with cubic form at silicon surface due to gold etching activity. The third photoemission study has concerned thin films of a few layers of graphene obtained by solid-state graphitization from 6H-SiC (0001) substrates have been studied by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray photoelectron diffraction (XPD). The Cls core-level has been resolved into components, which have been associated with carbon from bulk SiC, carbon from graphene and carbon at the interface graphene/ 6H-SiC (0001). Then, the intensity of each of these components has been recorded as a function of polar (azimuth) angle for several azimuth (polar) angles. These XPD measurements provide crystallographic information which clearly indicates that the graphene sheets are organized in graphite-like structure on 6H-SiC(0001), an organization that results of the shrinking of the 6H-SiC (0001) lattice after Si depletion. Finally the decoupling of graphene from 6H-SiC (0001) substrate by oxygen intercalation has been studied from the XPS point of view. Finally, photoemission study has concerned thin film of InP (phosphor indium ) islands grown by Molecular Bearn Epitaxy (MBE) on SrTi03 (001) bulk substrate have been investigated by X-ray photoelectron spectroscopy and diffraction (XPS/ XPD).Integration of III-V semi-conductor on silicon wafer, via SrTi03 buffer is currently the subject of intense research because of its potentially interesting applications in future nano-optoelectronics. The Ols, Sr3d, Ti2p, In3d, and P 2p core level area have been studied as function of azimuth angle for different polar angles. Comparison of the XPD azimuth curves of Sr3d and In3d shows that islands InP are oriented (001) with an in-plane epitaxial relationship [110] InP(001 ) // [100] SrTi03 (001). AFM images shows that InP islands are regularly dispersed on the surface. Their shape is a regularly facetted half-sphere

Les préoccupations croissantes en matière de préservation de l’environnement ont orienté les efforts de la recherche vers le développement de nanomatériaux adaptés aux applications à la dépollution de l'eau. Dans ce contexte, des oxydes de graphène (GO) et leurs nanostructures hybrides associant des nanoparticules de TiO2 ont été synthétisés en vue d’exploiter des processus tels que l'adsorption et la photocatalyse pour l'élimination des polluants organiques dans l'eau. Les travaux menés ont permis d’étudier l’influence des propriétés physicochimiques des GO et en particulier leurs degrés d’oxydation sur les propriétés structurales, électronique et de photoactivité des nanocomposites hybrides TiO2-GO. La fabrication de nanostructures hybrides à base de TiO2 et de GO par broyage à haute énergie et par photosonication a été mise en oeuvre ainsi que des techniques de caractérisations complémentaires telles que la diffraction de RX, la spectrométrie Raman, la microscopie électronique SEM/TEM, la spectroscopie FT-IR, XPS et de résonance paramagnétique électronique RPE. L’analyse approfondie des résultats obtenus sur une variante de nanocomposites TiO2-GO a mis en évidence l'évolution des propriétés physico-chimiques et morphologiques des nanostructures en fonction des conditions d'oxydation contrôlées du GO. En complément, des études théoriques par DFT ont révélé la corrélation entre les variations de la bande électronique interdite et la concentration des groupes fonctionnels dans le matériau GO. Les phénomènes d’adsorption et de photocatalyse des différentes compositions TiO2-GO ont été étudiés à travers l’élimination du bleu de méthylène (MB) avec des efficacités remarquables. La même approche expérimentale qui a été ensuite explorée sur des organismes biologiques tels que des microalgues à travers la dégradation de sous-produits associés, souligne le caractère interdisciplinaire de ces travaux. Ainsi, en explorant systématiquement les degrés d'oxydation du GO et les techniques de fabrication des nanocomposites, les études effectuées contribuent à la compréhension et l'optimisation des propriétés et caractéristiques des nanostructures hybrides à base de TiO2 et de GO pour une meilleure efficacité de leur utilisation pour la dépollution de l'eau
Growing environmental concerns have focused research efforts on the development of nanomaterials suitable for water pollution control applications. In this context, graphene oxides (GOs) and their hybrid nanostructures combining TiO2 nanoparticles have been synthesized to exploit processes such as adsorption and photocatalysis for the removal of organic pollutants from water. The work carried out analyses the influence of the physicochemical properties of GOs, and in particular their oxidation degree, on the structural, electronic, and photoactivity properties of TiO2-GO hybrid nanocomposites. Hybrid nanostructures based on TiO2 and GO were prepared by high-energy milling and photosonication, and complementary characterization techniques such as X-ray diffraction, Raman spectrometry, SEM/TEM electron microscopy, FT-IR, XPS, and EPR electron paramagnetic resonance spectroscopy were applied. An in-depth analysis of the experimental results obtained on selective TiO2-GO nanocomposites highlighted the evolution of the physicochemical and morphological properties of the nanostructures as a function of the controlled GO oxidation conditions. Furthermore, theoretical studies using DFT revealed the correlation between the variations of the electronic bandgap and the concentration of functional groups in the GO material. The adsorption and photocatalysis phenomena of the different TiO2-GO compositions were investigated by degradation of methylene blue (MB) dyes with remarkable efficiency. The same experimental approach, which was then studied on biological organisms such as microalgae through the degradation of associated by-products, underlines the interdisciplinary nature of this work. Thus, by systematically studying the oxidation levels of GO and the techniques used to prepare nanocomposites, the work carried out contributes to a deeper understanding of the physicochemical characteristics of TiO2-GO nanocomposites and optimizes their properties and characteristics for efficient photocatalytic activity applied to water purification
La creciente preocupación por el medio ambiente ha centrado los esfuerzos de investigación en el desarrollo de nanomateriales adecuados para aplicaciones de control de la contaminación del agua. En este contexto, se han sintetizado óxidos de grafeno (GOs) y sus nanoestructuras híbridas combinando nanopartículas de TiO2 para explorar procesos como la adsorción y la fotocatálisis para la eliminación de contaminantes orgánicos del agua. El trabajo realizado analiza la influencia de las propiedades fisicoquímicas de los GOs, y en particular su grado de oxidación, sobre las propiedades estructurales, electrónicas y de fotoactividad de los nanocomposites híbridos TiO2-GO. Las nanoestructuras híbridas basadas en TiO2 y GO se prepararon mediante molienda de alta energía y fotosonicasión, y se aplicaron técnicas complementarias de caracterización como difracción de rayos X, espectrometría Raman, microscopía electrónica SEM/TEM, FT-IR, XPS y espectroscopia de resonancia paramagnética electrónica EPR. Un análisis en profundidad de los resultados experimentales obtenidos sobre nanocompuestos selectivos de TiO2-GO puso de manifiesto la evolución de las propiedades fisicoquímicas y morfológicas de las nanoestructuras en función de las condiciones de oxidación controlada del GO. Además, los estudios teóricos mediante DFT revelaron la correlación entre las variaciones del bandgap y la concentración de grupos funcionales en el GO. Los fenómenos de adsorción y fotocatálisis de las diferentes composiciones de TiO2-GO se investigaron mediante la degradación de colorantes azul de metileno (MB) con notable eficacia. El mismo enfoque experimental, que luego se estudió en organismos biológicos como las microalgas mediante la degradación de los subproductos asociados, subraya el carácter interdisciplinario de este trabajo. Así, mediante el estudio sistemático de los niveles de oxidación del GO y de las técnicas empleadas para la preparación de nanocomposites, el trabajo realizado contribuye a profundizar en el conocimiento de las características fisicoquímicas de los nanocomposites TiO2-GO y a optimizar sus propiedades y características para una eficiente actividad fotocatalítica aplicada a la depuración de aguas

Il a été démontré que le catalyseur ZnO/Pt(111) présente des performances catalytiques remarquables dans l'oxydation du CO à basse température. L'identification des sites actifs dans l'oxydation du CO est importante pour une compréhension mécaniste de la relation structure-réactivité. Nous avons d'abord établi une recette pour fabriquer des films minces de ZnO sur Pt(111) par évaporation par faisceau électronique, caractérisée par STM et LEED. Le film se développe en mode couche par couche, à parti rd'une monocouche de type grapheme jusqu'à la surface ZnO(0001)-Zn terminée. Le rôle des limites ZnO/Pt a été révélé par la STM ex situ après exposition à l'O2:CO. Pour mettre en lumière le rôle des limites, une étude comparative systématique du catalyseur ZnO/Pt(111) avec la surface Pt(111) a été entreprise. La spectroscopie de masse et l'analyse NAP-XPS en phase gazeuse étaient pertinentes pour déterminer les régimes dans lesquels la limitation du transfert de masse commence à se produire, ce qui a permis de discuter de la relation entre les fractions molaires à l'état stable des réactifs/produit et la réactivité de surface, et pour étalonner la densité de surface des adsorbats. Les spectres XPS en phase solide nous ont donné accès à la dynamique du film monocouche ZnO ne couvrant que partiellement la surface Pt(111). Le rôle des hydroxyls liés au ZnO a été mis en évidence par l'observation de la signature chimique des produits de réaction associative CO+OH. Le carboxyle formé à basse temperature peut être l'espèce intermédiaire qui conduit à l'évolution du CO2, les OHs à la limite Pt/ZnO étant le co-catalyseur, ce qui explique l'effet synergique du ZnO et du Pt
The ZnO/Pt(111) catalyst has been shown to exhibit remarkable catalytic performances in the low temperature CO oxidation. The identification of the active sites in CO oxidation is important for a mechanistic understanding of the structure-reactivity relationship. We first established a recipe to fabricate ZnO thin films on Pt(111) using e-beam evaporation, characterized by STM and LEED. The film grows in layer-by-layer mode, starting from a graphene-like monolayer tothe ZnO(0001)-Zn terminated surface. The role of the ZnO/Pt boundaries was revealed by STM ex situ after exposure to the O2: CO mixture. To shedlight on the role of the boundaries, a systematic comparative study of the ZnO/Pt(111) catalyst with the Pt(111) surface was under taken. The mass spectroscopy and gas phase NAP-XPS analysis were relevant, to determine the regimes where mass transfer limitation starts to occur, allowing a discussion on the relation between steady-state molar fractions of reactants/product and surface reactivity, and to calibrate the surface density of the adsorbates.Solid phase XPS spectra gave us access to the dynamics of the ZnO monolayer film covering only partially the Pt(111) surface. The role of ZnO-bound hydroxyls was highlighted by the observation of the chemical signature of the CO+OH associative reaction products. The carboxyl formed at the low temperature can be the intermediate species that leads to the evolution of CO2, the OHs at the Pt/ZnO boundary being the co-catalyst, which explains the synergistic effect of ZnO and Pt

Les matériaux de type graphène suscitent depuis une dizaine d’années un grand engouement de la part de la communauté scientifique en raison de leurs propriétés remarquables. Les mousses de graphène, notamment, offrent la restitution d’une partie des propriétés du graphène combinée à une surface accessible élevée, et sont particulièrement intéressantes dans certains domaines d’application tels que l’énergie. Ce travail de thèse s’attache à l’étude de l’élaboration de mousses graphéniques par voie solvothermale, une méthode originale qui consiste en une réaction solvothermale entre un alcool et du sodium métallique, suivie par un traitement thermique. L’étude des produits issus de la réaction solvothermale ainsi que de la pyrolyse sous azote a été menée à l’aide de techniques de caractérisation complémentaires et multi-échelles : des mécanismes de formation du composé solvothermal ainsi que des mousses graphéniques ont pu être proposés. Les conditions optimales de pyrolyse ont également été déterminées, et permettent l’obtention d’une mousse de graphène possédant une grande qualité structurale et une surface accessible élevée. Par ailleurs, plusieurs traitements post-élaboration ont été mis en place : un recuit sous vide, en particulier, améliore sensiblement la qualité structurale et la pureté des échantillons. Enfin, l’étude de la modification des propriétés physico-chimiques des mousses à travers la chimie de l’intercalation des matériaux carbonés a été effectuée. Des films de graphène ont pu être préparés à partir des mousses intercalées et leurs propriétés électriques ont été évaluées
Graphene-based materials have attracted a great interest these last years, due to their outstanding properties. In particular, graphene foams offer a part of the properties of graphene, combined with a high surface area: they show great potentiality in some application domains such as energy. This thesis work is focused on the elaboration of graphene foams by a solvothermal-based process, an original method involving a solvothermal reaction between an alcohol and sodium, followed by a thermal treatment. The study of the compounds produced by the solvothermal reaction and the pyrolysis under a nitrogen flow was lead through multi-scale and complementary characterization techniques: mechanisms of formation of the solvothermal compound and graphenic foams have been proposed. The optimal conditions of pyrolysis were also determined, and provide the obtaining of graphene foams with a high structural quality and a large specific surface area. Furthermore, some types of post-elaboration treatments were carried out: notably, a vacuum annealing significantly improves the structural quality and the purity of the samples. Lastly, the modification of the physico-chemical properties of the foams through the chemistry of carbon materials intercalation has been studied. Graphene films were prepared from the intercalated foams and their electrical properties were evaluated

Dans le cadre des recherches sur le traitement-recyclage des combustibles nucléaires du futur, la conversion oxalique, éprouvée industriellement pour le plutonium (IV), est le procédé de référence envisagé pour la production finale d’oxydes d’actinides. L’optimisation de ce procédé, basé sur une étape de précipitation oxalique suivie de la calcination en oxyde de l’oxalate précipité, nécessite de maîtriser les propriétés des solides formés dès l’étape initiale de précipitation. La morphologie de l’oxalate, conservée après calcination en oxyde, impacte toutes les étapes du procédé. Dans ce contexte, cette étude s’intéresse à la modulation de la morphologie des oxalates d’actinides tétravalents, thorium (IV) et plutonium (IV), grâce à l’ajout d’additifs organiques dans le milieu de précipitation.Les molécules sélectionnées, choisies parmi les composés dits « CHON » possédant des capacités de complexation et/ou de précipitation des actinides, présentent différents impacts sur la structure cristalline des oxalates précipités, la morphologie des particules, leur taille et/ou leur agglomération. L’analyse du solide, combinée aux mesures de solubilité, de cinétiques de nucléation, de croissance et de noyaux d’agglomération, conduit à proposer des mécanismes pour chaque modulation, sur la base desquels les différences entre oxalate de thorium (IV) et oxalate de plutonium (IV) sont discutées. La méthodologie multidisciplinaire développée dans le cadre de ce travail conduit à des propositions de renforcement de l’impact des additifs utiles dans une perspective de transposition à d’autres systèmes chimiques et notamment d’autres oxalates d’actinides ou de mélanges d’actinides
Considering the treatment and recycling of future nuclear fuels, the oxalic conversion, which is used at an industrial scale for plutonium (IV) reprocessing, is the synthesis route considered as a reference for the future actinides oxides elaboration. In order to improve this process, based on the actinide oxalate precipitation and the calcination of the precipitate into oxide, a control of the solid properties at the precipitation step is necessary. This is particularly due to the impact of the oxalate morphology at all the stages of the process, up to the calcination at which the oxalate morphology is kept. This study deals with morphology modulations of tetravalent actinides oxalates, thorium (IV) and plutonium (IV), by addition of organic compounds in the precipitation medium. Several impacts of selected “CHON” additives were identified. The molecules, chosen among the actinides complexing and precipitating agents, can act on the crystal structure of the precipitates, the particles morphology, their size and/or their agglomeration. Solid-state analyses combined with the measurements of solubility, nucleation rates, crystal growth rates and agglomeration kernels, allow to shed light on the mechanisms underlying the morphology modulations. This work shows some differences between the behavior of thorium (IV) oxalate and plutonium (IV) oxalate systems. Their origins are discussed in the manuscript. The multidisciplinary methodology developed during this work leads to suggest how to re inforce the additives morphological impacts which can be useful in view of a transposition to other chemical systems, especially other actinides or mixed actinides oxalates

Ce travail concerne l'étude de la réactivité interfaciale des monomères époxy (DGEBA) et diamine (IPD), avec des surfaces métalliques (titane, aluminium et or) à l'aide de différentes techniques d'analyses. Après avoir déterminer les propriétés physico-chimiques et mécaniques du polymère en volume, nous avons comparé ces dernières à celles obtenues dans le cas de films d'épaisseur variable. Nous avons mis en évidence la formation d'une interphase ayant des propriétés spécifiques différentes de celles du polymère en volume. Les propriétés de cette interphase dépendent de la nature du substrat et de son traitement de surface, de la nature de la diamine et du rapport schoechiométrique du mélange. Nous avons également déterminer les mécanismes réactionnels responsables de la formation de cette interphase en étudiant des systèmes " modifiés " par les oxydes plus ou moins hydratés recouvrant la surface de nos substrats métalliques. La diamine se chimisorbe à la surface des oxydes métalliques et simultanément, une attaque chimique de ces derniers par la diamine est observée. La diffusion des ions métalliques au sein des monomères induit la formation de complexes entre les ions métalliques et les groupements amines des monomères. Lorsqu'un seuil de saturation est atteint ces complexes précipitent sous forme de cristaux insolubles dans les monomères. Par ailleurs, ces complexes sont également responsables d'une séparation de phase qui traduit la formation d'un nouveau réseau. La compréhension de l'ensemble de ces phénomènes nous permet de réaliser des matériaux volumiques possédant les propriétés de films minces et donc de l'interphase
The interfacial reactivity between epoxy (DGEBA) and diamine (IPD) monomers and metallic substrates (titanium, aluminum and gold) has been studied using various analytical techniques. Chemical, physical and mechanical properties of organic coatings were determined as a function of their thickness and compared to bulk values. An interphase having specific properties and quite different to polymer bulks ones was underlined. Interphase properties were found to be affected by the substrate nature, metallic surface treatments, the diamine nature (whether aromatic, aliphatic or cycloaliphatic) and the stoechiometric ratio of epoxy-amine mixture. Reaction mechanisms leading to the interphase formation were determined by studying "modified" monomers by hydrated oxide layer. It was found that the diamine monomer reacts with the metallic surface and induces a chemical etching. Then metallic ions then diffuse through the organic layer to form metal-amine complexes. When a saturation threshold was reached, crystals of modified monomers were observed at room temperature. These complexes induce phase separation during the cure cycle of the epoxydiamine mixture leading to a new network formation. The understanding of these phenomena, allows us to produce bulk materials having the same properties than thin films or interphase

Nous avons synthétisé des matériaux nanostructurés de ZnO par différentes voies de chimie douce, c’est-à-dire, par les méthodes sol-gel et pyrolsol. Cette recherche a consisté à étudier et mettre au point les paramètres expérimentaux qui influencent les propriétés structurales de ZnO tel que la nature du précurseur, du complexant ou du stabilisateur, leurs concentrations et, quand c’est le cas, la concentration en dopant. Les paramètres thermiques comme la température de réaction et la température de traitement thermique ont aussi été optimisés. Les matériaux de ZnO contenant du chrome et de l’aluminium ont également été étudiés. Les couches minces de ZnO non dopé préparées par le méthode « dip coating » sur substrat de verre ont donné dans les meilleurs cas des tailles d’environ 40 nm. Pour le matériau dopé, ZnO :Al, 10at% Al, les particules atteigne des dimensions d’environ 5 nm. Pour les couches minces préparées par la méthode pyrosol, la plus petite taille obtenue de ZnO non dopé est d’environ 70 nm et pour ZnO :Al, 5at% Al, les tailles sont d’environ 90 nm. Enfin, les nanoparticules de ZnO obtenues par précipitation des solutions présentent des taille d’environ 10 nm. Des poudres de CrxZn1-xO nanométriques où x est 0. 05, 0. 10 et 0. 15, présentent un comportement ferromagnétique faible avec la température par les méthodes de DXR, MET et MEB de couplage de ces différents méthodes physiques à permis d’apporter de conclusion sur les méthode d’élaboration par chimie douce
We have synthesized nanostructured ZnO materials by various ways of soft chemistry techniques, i. E. Sol-gel and pyrosol methods. This research has consisted to study and develop the experiment parameters which influence the structural properties of nanostructured ZnO such as nature of precursor, complexing agent or stabilizer, precursor and dopant concentration. The thermal parameters such as reaction temperature and heat treatment temperature have been optimized as well. The ZnO materials containing of chromium and aluminium have also been studied. The undoped ZnO thin films prepared by dip coating on glass substrate give, in the best case, the approximate size 40 nm. In case of doped ZnO material, ZnO:Al, 10 at. % Al, the sizes reach approximate 5 nm. The ZnO thin films are prepared by pyrosol method giving the smallest size of undoped ZnO about 70 nm and ZnO:Al, 5 at. % Al about 90 nm. Lastly, the ZnO nanoparticles are prepared by precipitation giving the smallest size about 10 nm. The nanocrystalline CrxZn1-xO powders where x is 0. 05, 0. 10 and 0. 15, have exhibited a weak ferromagnetic behavior with Curie temperature of 0. 6, 2. 6 and 7. 1 K, respectively

Après une dizaine d’années de recherche, les verres autonettoyants ont été commercialisés en 2001. Leur principe est basé sur les propriétés photocatalytiques d’une couche submicronique de TiO2 déposée à leur surface. Sous l’action du rayonnement solaire et en présence d’oxygène, ils sont capables de dégrader les salissures organiques adsorbées en surface. Le présent travail a pour but d’apporter une meilleure compréhension des interactions entre la couche TiO2 et les salissures réelles, ainsi que d’évaluer les cinétiques de dégradation photocatalytique de polluants modèles par les verres. L’influence de différents paramètres tels que la température, les caractéristiques de l’irradiation, la nature des familles des polluants a été étudiée et corrélée aux performances des verres
Glass is widely used material and especially in constructions. Since 2001, self-cleaning glasses have been launched on the European market. These glasses are based on the photocatalytic property of a submicronic layer of TiO2 deposited on their surface. Under UV-irradiation, TiO2 reacts with the oxygen and water molecules present in the atmosphere to produce free radicals. These radicals are able to degrade organic stains adsorbed on the glass surface. The present work is aimed at a better understanding of the interactions between TiO2 layer and real stains, as well as the photocatalytic physicochemical mechanisms implicated. The influence of different parameters on the self-cleaning glass efficiency has been studied. The photocatalytic degradation of different pollutant families was followed to correlate the nature of the organic compounds to their degradability

Ce travail a porté sur une étude physico-chimique de trois séries de tensioactifs fluores non ioniques: c#mf#2#m+#lch#2(oc#2h#4)#noh, hc#mf#2#mch#2(oc#2h#4)#4oh et c#mf#2#m#+#lch#2c(o)n (c#2h#4o)ch#3#2. Les phases lamellaires des systèmes fluorés dans l'eau sont beaucoup plus stables que celles des systèmes hydrogénés. La substitution d'un atome de fluor terminal de la chaine hydrophobe par un atome d'hydrogène limite la solubilité de ces tensioactifs dans l'eau. Au point de vue nicellisation cette substitution correspond à une diminution du nombre de cf#2 d'un motif. La présence de 10 carbones fluorés dans la chaine hydrophobe provoque la formation de phases gels dans l'eau. D'une façon générale, l'étude structurale détaillée a montré que l'épaisseur des chaines fluorées dans les phases lamellaires correspond au 2/3 de celle d'une chaine étirée. Dans la phase lamellaire le volume molaire partiel des tensio-actifs dans l'eau ne se contracte que de 2% par rapport aux tensioactifs purs. Par ailleurs la mesure de viscosité des tensioactifs dans l'eau montre qu'au voisinage d'un point de trouble de 1% les micelles sont allongées tandis qu'elles sont globulaires au voisinage d'un point de trouble de 10%

Les ciments phosphomagnésiens sont des ciments inorganiques de la famille des ciments activés par des acides. Malgré le fait qu'ils soient connus depuis le début du XXème siècle, leur utilisation reste assez limitée dans le génie civil. Ces matériaux sont utilisés dans le cadre de réparation notamment pour des réparations routières qui nécessitent un développement rapide des résistances en compression. Plus récemment, ces ciments ont été utilisés pour des applications de stabilisation/solidification (S/S) des déchets et notamment de certains types de déchets chimiquement incompatibles avec le ciment Portland. Toutefois, les défis de mise en œuvre de ce type de ciment sont liés à la nature même de la réaction, très exothermique et très rapide. La phase liante de ces ciments, la k-struvite (MgKPO4.6H2O), est obtenue par un mélange de magnésie (MgO) et de dihydrophosphate de potassium (KH2PO4) en présence d'eau. MgO + KH2PO4 + 5H2O  MgKPO4.6H2OLes mécanismes qui régissent la prise de ce ciment sont encore mal connus et plusieurs théories, mettant en jeu ou non la formation de produits secondaires, ont été proposées. Nos travaux de recherche ont porté sur la compréhension des mécanismes de prise des ciments phosphomagnésiens ainsi que sur l'influence des paramètres de formulation sur les propriétés de ces ciments. L'étude a montré que la formation de la k-struvite passe par une réaction de précipitation-dissolution d'un produit intermédiaire, la newberyite (MgHPO4.3H2O). Les réactions de formation de ces deux produits sont contrôlées par le taux de sursaturation des espèces en solution et le pH du milieu réactionnel. L'étude met également en lumière la forte sensibilité de ces ciments à la quantité d'eau introduite. Avec un rapport E/C très faible comparativement à un ciment Portland (rapport E/C compris entre 0,1 et 0,25), une faible variation (0,02) entraine la ségrégation de la pâte de ciment et une hétérogénéité à la surface du matériau. Parmi les paramètres de formulation, le rapport molaire MgO/KH2PO4 (Mg/P) est le plus important. En effet, il influe sur la quasi-totalité des propriétés du ciment : résistance en compression, temps de prise, chaleur de réaction, fluidité de la pâte, …. L'utilisation de faibles rapports Mg/P entraine une mauvaise tenue à l'eau du ciment, la formation de cristaux à l'intérieur de la microstructure et visibles à la surface de l'échantillon (apparition d'une efflorescence) ainsi qu'un gonflement important de la pâte de ciment (pouvant aller jusqu'à la fissuration des échantillons). A l'issue de l'étude paramétrique une formulation d'une pâte a pu être définie. Des mesures de variations dimensionnelles, ainsi que des mesures de retrait chimique ont été effectuées, afin de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu pour induire les phénomènes de gonflement. En support, des analyses de la microstructure (MEB, DRX, ATG) ainsi que des essais de lixiviation viennent compléter la campagne expérimentale. Ces résultats viennent confirmer l'influence d'un rapport Mg/P faible sur le gonflement et la tenue à l'eau du ciment phosphomagnésien. Pour finir, une étude sur l'influence des divers ajouts, dans le but d'améliorer ses performances, a montré que les fillers inertes (sable siliceux ou cendres volantes) retardent le temps de prise et réduisent la chaleur d'hydratation
Magnesium phosphate cements are the most representative cements of the activated-by-acid cements family. Despite the fact that they are known since the early 20th century, their use in civil engineering is fairly limited. These materials are used for road repairs where the fast compressive strength development is an advantage. Recently they have also been used in wastes stabilization/solidification (S/S), especially with wastes incompatible with Portland cement. The challenges of the use of these cements are related to the nature of their formation reaction: fast, very exothermic, with a very short setting time (only a few minutes).The bonding phase, k-struvite (MgKPO4.6H2O), is obtained from magnesium oxide mixed in water with monopotassium phosphate (KH2PO4).MgO + KH2PO4 + 5H2O  MgKPO4.6H2OThe setting mechanisms are still poorly known and various theories, involving or not secondary product formation, have been suggested. Our researches have aimed to understand the setting mechanisms, as well as the influence of the formulation parameters on the properties of the magnesium phosphate cement. Results show that the formation of k-struvite involved a precipitation-dissolution reaction of an intermediate product, the newberyite (MgHPO4.3H2O). Formation reactions of these two products are controlled by the supersaturation rate and the pH of the solution. The study highlights the strong effect of water on the properties of fresh cement paste. With a low mass ratio e/c in comparison of Portland cement (ratio e/c between 0,1 and 0,25), a slight modification of the ratio (0,02) leads to a segregation and a surface heterogeneity of the cement paste. Among the formulation parameters, the molar ratio MgO/KH2PO4 (Mg/P) seems the most important parameter. Indeed, it impacts most of the properties of the magnesium phosphate cement (compressive strength, setting time, reaction heat, paste fluidity …). Low Mg/P ratios lead to poor water resistance, to crystals formation inside the microstructure that can be seen on the surface of the sample (an efflorescence appearance), and to important swelling of the paste, leading to the cracking of the samples. After the parametric study, a magnesium phosphate cement paste has been defined. Dimensional changes and chemical shrinkage measurement were conducted to understand the mechanisms involved in this swelling phenomenon. In support, microstructural analyses (SEM, XRD, TGA) and leaching tests complete the experimental campaign. The results confirm the influence of a low Mg/P ratio on cement swelling and water resistance. Finally, a study on various additions to the paste has been conducted, with the purpose of improving the cement paste performances. It shows that the addition of an inert filler (siliceous sand or fly ashes) has a retarding effect and reduced the reaction heat