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Dissertations / Theses on the topic 'Oxyde métallique'
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Crouzet, Laurence. "Matériaux hybrides siloxane-oxyde métallique et phosphazène-oxyde métallique par procédé sol-gel non hydrolytique." Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20113.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'incorporation de motifs organiques dans une matrice d'oxyde autre que la silice. La preparation par procede sol-gel non hydrolytique, de materiaux hybrides a base de siloxane ou phosphazene et d'oxyde metallique, est decrite. L'homogeneite des materiaux a ete etudiee par eds et rmn en phase solide. La condensation entre fonctions chlorures et alcoxydes a ete appliquee a la preparation d'hybrides mesio#1#. #5/x mo#n de composition controlee. Dans les cas ou m = ti et zr, l'etude par eds et rmn-mas #2#9si indique une segregation des phases silsesquioxane et oxyde, quelle que soit leur composition. Lorsque m = al, la condensation entre l'ether isopropylique et le melange des chlorures mesicl#3/alcl#3 conduit a des hybrides aluminomethylsilsesquioxanes presentant une forte proportion de liaisons mixtes si-o-al. Ce mode de condensation a permis l'incorporation, dans des matrices d'oxyde (tio#2, zro#2 et al#2o#3), d'unites dimethylsiloxane fortement connectees par liaisons si-o-m. L'etude xps de ces materiaux indique que la repartition des unites d varie selon la nature du metal. Ces materiaux ont ete compares a ceux obtenus par hydrolyse-polycondensation d'alcoxydes. Ces deux methodes de synthese conduisent a des materiaux de structure et de texture bien distinctes. Enfin, le procede sol-gel non hydrolytique a ete utilise pour la synthese de nouveaux materiaux hybrides phosphazene-oxyde metallique a liaisons p-o-m (m = ti, si), inaccessibles par hydrolyse-condensation. Par etude de la reactivite des modeles cyclotriphosphazenes, la meilleure voie de condensation (p-or/m-cl) a ete determinee puis appliquee a la preparation d'hybrides polyphosphazene-oxyde metallique. La reaction entre n#3p#3(or)#6 et ticl#4 permet l'incorporation d'unites cyclotriphosphazenes reliees a la matrice oxyde par liaisons p-o-ti uniquement. Des hybrides homogenes ont ete prepares par reaction du polymere np(oet)#2#n avec ticl#4 ou sicl#4. Un nanocomposite a ete obtenu en piegeant le polymere fluore np(och#2cf#3)#2#n dans la matrice d'oxyde de titane forme in situ par reaction entre ticl#4 et thf. Dans chacun des systemes etudies nous nous sommes interesse aux reactions de redistribution, les reactions d'echanges si-osi/m-or et l'instabilite par redistribution des liaisons si-o-ti ont notamment ete mises en evidence.
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Behar, Siham. "Synthèse d’oxydes métalliques par voie alginate et leur application dans l’oxydation catalytique des COV." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2013. http://www.theses.fr/2013ENCM0003/document.
Full textAbstract:
Les composés organiques volatils (COV) contribuent fortement à la pollution atmosphérique. Plusieurs techniques sont possibles pour leur élimination parmi lesquelles, l'oxydation catalytique est une alternative intéressante. Ces dernières années de nombreux efforts ont été entrepris pour la conception de catalyseurs à base d'oxyde de métaux de transition afin de remplacer les métaux nobles, généralement plus actifs pour cette réaction, mais chers. Le principal objectif de cette thèse est le développement de nouveaux catalyseurs à base d'oxyde métallique pour l'élimination du toluène, choisi comme modèle de COV, utilisant l'air comme oxydant. Les catalyseurs ont été préparés à partir de gels ionotropiques d'alginate. Ce biopolymère, un polysaccharide extrait des macro-algues brunes, est un copolymère à blocs fonctionnalisés sur chaque sucre par une fonction carboxylate. La coordination des cations conduit à la formation des gels. Après séchage, la matrice est sacrifiée par traitement thermique et cette voie de synthèse permet d'aboutir à des oxydes métalliques non supportés mais bien dispersés, ainsi qu'un contrôle de la structure, de la composition et de la taille des particules. Tous les matériaux obtenus à base de Fe, Co, Mn, Cu, sont caractérisés par DRX, TPR, MEB, MET, ATG, XPS, EDS, AE, adsorption-désorption d'azote. Parmi les oxydes (oxydes simples et mixtes) évalués comme catalyseurs dans la réaction d'oxydation totale du toluène en phase gaz, l'oxyde mixte cuivre-manganèse a été le plus prometteur. Sa performance est attribuée à la présence de la phase mixte de type spinelle Cu1.5Mn1.5O4 obtenus indépendamment de la structure de l'alginate. Ce catalyseur n'a pas montré de désactivation en fonction du temps (75 h) ni au cours de cycles successifs d'utilisation. Ses propriétés texturales et structurales sont conservées. Enfin, plusieurs modèles cinétiques (loi de puissance, modèle de Langmuir – Hinshelwood et le modèle de Mars-van Krevelen) ont été ajustés aux données expérimentales. L'analyse complète des données cinétiques a permis de conclure que la vitesse de réaction d'oxydation totale du toluène en phase gaz sur l'oxyde mixte cuivre manganèse, est mieux décrite par un modèle de type Mars-van Krevelen<br>Volatile organic compounds (VOCs) contribute significantly to air pollution. Several techniques are available for their elimination including the interesting catalytic oxidation. In recent years many efforts have been made to design catalysts based on transition metal oxide to replace noble metals, usually more active for this reaction, but more expensive. The main objective of this thesis is the development of a new synthesis way to produce catalysts based on metal oxide for the removal of toluene, chosen as a model VOC, using air as oxidant. The catalysts were prepared using ionotropic alginate gels as precursors. This biopolymer, a polysaccharide extracted from brown macroalgae is a block copolymer functionalized on each sugar unit by a carboxylate function. The carboxylate- cations coordination leads to the formation of gels. After drying, the matrix is eliminated by thermal treatment and this synthesis route can lead to unsupported but well dispersed metal oxides with a good control of the structure, composition and particle size. All materials obtained based on Fe, Co, Mn, Cu, were characterized by XRD, TPR, SEM, TEM, TGA, XPS, EDS, EA, and adsorption-desorption of nitrogen. Among the oxides (single and mixed oxides) evaluated as catalysts in the reaction of toluene oxidation in gas phase, the copper manganese oxide was the most promising catalyst. Its performance is attributed to the presence of the spinel mixed phase Cu1.5Mn1.5O4, obtained independently of the alginate structure. This catalyst showed no deactivation over time (75 h) or after successive uses. Its textural and structural properties were preserved. Finally, several kinetic models (power law model, Langmuir - Hinshelwood model and Mars-van Krevelen model) were fitted on experimental data. The complete analysis of the kinetic data allowed to conclude that the rate of toluene total oxidation reaction in gas phase on copper manganese mixed oxide, is best described by a Mars-van Krevelen model
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Morales, Montecinos Daniela Valentina. "Matériaux nanocomposites polypyrrole-oxyde métallique pour l'oxydation de l'eau en oxygène par voie électrocatalytique et photocatalytique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAV012.
Full textAbstract:
Ce mémoire de thèse est consacré au développement d'anodes et de photonanodes efficaces pour l'oxydation électrocatalytique et photocatalytique de l'eau à base de nanocomposites dans lesquels des nanoparticules d'oxyde de nickel ou de cobalt ont été insérées dans un film de poly(pyrrole-alkylammonium) chargé positivement. Les anodes nanocomposites renferment des petites nanoparticules d'oxydes de nickel ou de cobalt avec une excellente nanostructuration induite par le film polypyrrole, et des performances catalytiques très élevées par rapport à des anodes sur lesquelles des oxydes de nickel et de cobalt ont été directement déposés sans polypyrrole. Ces électrodes nanocomposites surpassent les anodes à base de nickel de la littérature (non dopées par du fer) et celles utilisant des oxydes de métaux précieux, tels que RuO2 et IrO2.Cette stratégie a été étendue avec succès à la conception de photoanodes hybrides en introduisant un chromophore de pérylène diimine dans ces nanocomposites d’oxydes de nickel ou de cobalt. Ces photoanodes présentent une densité de photocourant très élevé avec l'oxyde de nickel et l'oxyde de cobalt sous irradiation dans le visible avec une stabilité relativement bonne dans le temps. Ces valeurs de photocourant dépassent largement celles obtenues par des photoanodes hybrides similaires de la littérature combinant un colorant organique et un oxyde métallique comme catalyseur, démontrant les grandes potentialités de notre approche pour élaborer des cellules (photo)électrochimiques dédiées à la dissociation de l’eau en H2 et O2<br>This thesis is focused on the development of efficient anodes and photonanodes for electrocatalytic and photocatalytic water oxidation based on nanocomposite materials in which nickel or cobalt oxide nanoparticles have been inserted in a positively charged poly(pyrrole-alkylammonium) film.The nanocomposite anodes exhibit small nanoparticles of nickel or cobalt oxides and high nanostructuration induced by the polypyrrole matrix leading to very high catalytic performance in comparison with bare anodes on which nickel and cobalt oxides have been deposited without polypyrrole. These nanocomposite electrodes outperform the nickel-based anodes of the literature (undoped by iron) and those using precious metal oxides, such as RuO2 and IrO2.This strategy has been successfully extended to the design of hybrid photoanodes by introducing a perylene diimine chromophore in these nickel or cobalt oxide nanocomposite materials. These photoanodes display very high photocurrent density with nickel oxide and cobalt oxide under visible light illumination along with a relatively good stability over time. These photocurrent density values largely exceed those reached by similar hydrid photoanodes of literature combining an organic dye and a metal oxide as catalyst, demonstrating the great potentialities of our approach to implement (photo)electrochemical cells devoted to water splitting into H2 and O2
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Gonçalves, Vinicius Ottonio Oliveira. "Hydrodésoxygénation de composés phénoliques modèles. Évaluation de phases actives : sulfures, oxyde, métallique et phosphure." Thesis, Poitiers, 2017. http://www.theses.fr/2017POIT2266/document.
Full textAbstract:
Dans une bioraffinerie, la biomasse peut être transformée par différents procédés (thermiques, chimiques et biochimiques) en carburants et en produits chimiques à haute valeur ajoutée. Plus spécifiquement, le procédé catalytique d'hydrodésoxygénation (HDO) devrait permettre de valoriser à la fois les bio-huiles obtenues par pyrolyse en biocarburants, ainsi que les composés aromatiques oxygénés issus de la dépolymérisation de la lignine en aromatiques simples.Afin de modéliser la désoxygénation de ces fractions, les isomères du crésol (ortho-, méta- et para-crésol) ont été choisis comme molécules oxygénés modèles. Les réactions ont été effectuées sous haute pression (2-4 MPa) et à des températures comprises entre 250 et 340° C. Plusieurs phases actives à base de molybdène (sulfures et oxyde) et de nickel (métallique et phosphure) ont été étudiées. L'influence du support des phases oxydes de molybdène (SiO2, SBA-15, Al2O3) et des phases à base de nickel (SiO2 et ZrO2) a également été examinée.Dans ces conditions expérimentales, les composés phénoliques sont désoxygénés selon deux voies de transformations parallèles. La voie de désoxygénation directe (DDO) conduit uniquement au toluène par hydrogénolyse de la liaison C-O. La voie hydrogénante (HYD), quant à elle, conduit à un mélange de produits obtenus après hydrogénation du cycle aromatique, impliquant des réactions d'hydrogénolyse, d'hydrogénation, de déshydratation et d'isomérisation. L'activité des catalyseurs ainsi que la contribution de chaque voie de désoxygénation sont dépendantes de la phase active étudiée, du support choisi ainsi que des conditions opératoires utilisées<br>In a biorefinery, biomass can be converted by different process (thermal, chemical and biochemical) into fuels and valued-added chemicals. More specifically, the catalytic hydrodeoxygenation (HDO) process could upgrade both bio-oils obtained from pyrolysis into biofuels and oxygenated aromatic compounds from the depolymerization of lignin into aromatics.In order to model the deoxygenation of these fractions, the cresol isomers (ortho, meta and para-cresol) were chosen as model oxygenated molecules. The reactions were carried out under high pressure (2-4 MPa) and temperatures between 250 and 340° C. Several active phases based on molybdenum (sulphides and oxide) and nickel (metal and phosphide) have been studied. The influence of the support of the molybdenum oxide phases (SiO2, SBA-15, Al2O3) and of the nickel-based phases (SiO2 and ZrO2) was also examined.Under these experimental conditions, phenolic compounds are deoxygenated by two parallel pathways. The direct deoxygenation (DDO) route only leads to toluene by hydrogenolysis of the C-O bond. The hydrogenating route (HYD), on the other hand, leads to a mixture of products obtained through the hydrogenation of cresol aromatic ring, involving hydrogenolysis, hydrogenation, dehydration and isomerization reactions. The activity of the catalysts as well as the contribution of each deoxygenation pathway are dependent on the active phase studied, on the support chosen as well as on the operating conditions used
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Gourinchas, Courtecuisse Valérie. "Mise au point d'un procédé d'élaboration de poudres d'oxyde métallique en milieu supercritique dans un réacteur semi-continu." Paris 13, 1995. http://www.theses.fr/1995PA132031.
Full textAbstract:
L'utilisation des fluides supercritiques comme milieu réactionnel pour la synthèse de poudres d'oxyde métallique présente de nombreux avantages. Les poudres élaborées sont sèches, fines et cristallisées. La production de tio2, à partir de la décomposition de l'isopropoxyde de titane utilise comme précurseur, a été développée dans un réacteur semi-continu à l'échelle d'un pilote de laboratoire. Ce travail est base sur deux études expérimentales: une étude cinétique de la décomposition de l'isopropoxyde de titane dans l'isopropanol supercritique et une étude dynamique. La première a permis de définir les conditions expérimentales pour la production de tio2 dans le réacteur semi-continu. La seconde a montré l'existence d'une zone chaude en entrée de réacteur et de recirculations. Ces deux investigations ont montré que les paramètres expérimentaux, dans les gammes étudiées, n'ont pas d'influence sur la taille des particules primaires (environ 50 nm)
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Msellak, Khalid. "Electrodéposition métallique sous contrôle MHD : caractérisation physique et électrochimique." Reims, 2003. http://www.theses.fr/2003REIMS008.
Full textAbstract:
Ce travail analyse l'influence d'un champ magnétique parallèle à l'électrode sur deux systèmes électrochimiques d'intérêt industriel : le dépôt de Cu sur des substrats n'induisant aucune épitaxie et le dépôt d'alliages Ni-Fe. La caractérisation des dépôts a été menée avec un ensemble de techniques physiques et électrochimiques. Ses résultats montrent que : le champ magnétique ne modifie pas la nucléation de Cu sur un substrat conducteur (C vitreux ou Ti) : les seuls résultats mesurables sont les effets convectifs magnéto-induits sur la croissance de Cu. Sur TiO2, un phénomène d'anisotropie confirme l'existence d'un champ électrique transverse. Le phénomène, sensible avec des champs modérés, a été mis en évidence de façon spectaculaire sous les champs intenses disponibles au LCMI de Grenoble. En électrodéposition des alliages Ni-Fe, les résultats montrent que le champ magnétique augmente l'apport convectif des ions ferreux à l'électrode. Ces espèces inhibent le dépôt de Ni et conduisent à des alliages considérablement enrichis en Fe<br>This work analyzes the influence of a magnetic field parallel to the electrode on two electrochemical systems of industrial interest : the deposit of Cu on substrates inducing no epitaxy and deposits of Ni-Fe alloys. The characterization of the deposits was led with several physical and electrochemical techniques. The results show that : The magnetic field does not modify the nucleation of Cu on a conductive substrate (glassy C or Ti) : the only measurable results are the magneto-induced convective effects on the growth of Cu. On TiO2, a phenomenon of anisotropy confirms the existence of a transverse electric field. The phenomenon, sensitive with moderate fields, was put in evidence in a spectacular way under the intense fields available on the LMCI of Grenoble. For electrodeposition of Ni-Fe alloys, the results show that the magnetic field increases the convective rate of the ferrous ions to the electrode. These species inhibit the Ni deposit and lead to alloys considerably enriched in Fe
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Aufray, Maëlenn. "Caractérisation physico-chimique des interphases époxyde-amine / oxyde ou hydroxyde métallique, et de leurs constituants." Phd thesis, INSA de Lyon, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011759.
Full textAbstract:
Les caractéristiques des systèmes collés ou peints époxyde-amine/métal dépendent des caractéristiques de chacun des constituants mais aussi de leur "combinaison". En particulier, l'interphase possède des propriétés spécifiques. La chimisorption de l'amine sur le métal et la dissolution de la couche d'hydroxyde initialement présente à sa surface sont simultanées. Le complexe organométallique créé réagit avec le monomère époxyde pour former un réseau aux propriétés physico-chimiques spécifiques. Lorsque la configuration des complexes permet leur cristallisation, et que leur produit de solubilité est dépassé, les complexes précipitent pour donner naissance à des cristaux de facteur de forme très important. Quand un polymère est réalisé avec ces complexes, les cristaux jouent le rôle de charges, induisant de nouvelles propriétés mécaniques. La formation d'une interphase a été observée en appliquant plusieurs amines sur différents métaux. La variation des propriétés physico-chimiques et mécaniques a été évaluée.
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Ben, Youssef Mariem. "Fonctionnalisation de surface des oxydes métalliques par des SAMs dipolaires; application aux cellules photovoltaïques." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC157/document.
Full textAbstract:
L'insertion de couches minces d'oxyde métallique (MO) à l'interface entre les électrodes conductrices (FTO / ITO, Métaux) et la couche active (polymère, pérovskite) constitue une solution prometteuse pour améliorer les performances des dispositifs photovoltaïques organiques et hybrides. La procédure consiste à introduire des couches MO fonctionnalisées par des monocouches auto-assemblées dipolaires (SAMs) à l'interface entre l'électrode conductrice et la couche active. Les couches SAMs supportant des dipôles perpendiculaires à la surface peuvent avoir un impact important sur les dispositifs électroniques à la fois en affectant la croissance et l'organisation de la couche organique active et en accordant le travail de sortie des couches MO. Dans ce travail, nous montrons que le greffage des molécules dipolaires sur des couches minces de MO peut affecter considérablement les performances des cellules photovoltaïques. Cet impact dépend fortement de l'orientation du dipôle permanent situé sur la molécule SAM<br>The insertion of very thin metal-oxide (MO) layers at the interface between the conductive electrodes (FTO/ITO, Metals) and the active layer (polymer, perovskite) presents a promising solution to improve the performances of organic and hybrid photovoltaic devices. The procedure is about introducing MO layers functionalized by dipolar self-assembling monolayer’s (SAMs) at the interface between the conductive electrode and the active layer. The SAM layers bearing dipoles perpendicular to the surface that can have a large impact on the electronic devices both by affecting the growth and organization of active organic layer and by tuning the work function of the MO layers. In this work we show that the grafting of dipole molecular on top of MO thin films can considerably affect the performance of the photovoltaic cell. The impact on these performances depends strongly on the orientation of the permanent dipole lying on the SAM molecule
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Parret, Frederic. "Méthode d'analyse sélective et quantitative d'un mélange gazeux à partir d'un microcapteur à oxyde métallique nanoparticulaire." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012018.
Full textAbstract:
Cette thèse a été effectuée dans le cadre dun contrat Européen « Nanosensoflex » au sein du laboratoire LAAS-CNRS de Toulouse, qui visait à améliorer la technologie capteur et à optimiser la sélectivité grâce notamment à un nouveau mode opératoire associé à une nouvelle technique de traitement des réponses. Pour cela, nous avons démontré expérimentalement que la forme de la réponse transitoire de ces capteurs, au cours de variations très rapides de température, était fonction du mélange gazeux environnant de manière très reproductible. Aussi, nous avons pu définir un profil thermique adapté à la détection du CO dans le mélange de NO2 et propane. Il comporte 6 paliers de température compris entre 100°C et 500°C et nexcède pas au total 12s. Par la prise en compte des formes et temps associés issus des réponses normalisées dun capteur et dune méthode multifactorielle, nous avons discriminé chaque mélange gazeux et quantifier le CO entre 1 et 200 ppm indépendamment du taux dhumidité.
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Parret, Frédéric. "Méthode d'analyse sélective et quantitative d'un mélange gazeux à partir d'un microcapteur à oxyde métallique nanoparticulaire." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. http://oatao.univ-toulouse.fr/7430/1/parret.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse a été effectuée dans le cadre d'un contrat Européen "Nanosensoflex" au sein du laboratoire LAAS-CNRS de Toulouse, qui visait à améliorer la technologie capteur et à optimiser la sélectivité grâce notamment à un nouveau mode opératoire associé à une nouvelle technique de traitement des réponses. Pour cela, nous avons démontré expérimentalement que la forme de la réponse transitoire de ces capteurs, au cours de variations très rapides de température, était fonction du mélange gazeux environnant de manière très reproductible. Aussi, nous avons pu définir un profil thermique adapté à la détection du CO dans le mélange de NO2 et propane. Il comporte 6 paliers de température compris entre 100°C et 500°C et n'excède pas au total 12s. Par la prise en compte des formes et temps associés issus des réponses normalisées d'un capteur et d'une méthode multifactorielle, nous avons discriminé chaque mélange gazeux et quantifier le CO entre 1 et 200 ppm indépendamment du taux d'humidité.
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Blech, Vincent. "Analyse corrélée du plasma de pulvérisation et des films minces de La2O3 et de RuO2 pour les futurs transistors MOSFET." Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112040.
Full textAbstract:
Afin d'accroître la puissance de calcul et la rapidité des circuits intégrés, l'industrie de la micro électronique n'a cesse de miniaturiser les composants élémentaires logiques: les transistors à effet de champ (MOSFET). Cette miniaturisation conduit à une limitation fondamentale: sous 2 nm, le diélectrique de grille de SiO2 est fortement perméable aux courants tunnel. Une solution consiste à déposer des films plus épais d'un diélectrique à "forte permittivité" (e > 15). Nous avons étudié les propriétés physico-chimiques et électriques de films minces de La2O3 (e ~30) déposés par pulvérisation cathodique magnétron afin de tester les possibilités d'intégration d'un tel diélectrique dans les MOSFET. Le matériau étant fortement hygroscopique, il faut éviter tout contact avec l'air, ce qui a été réalisé en l'encapsulant sous un film mince protecteur de Ru ou de ZrO2. De plus l'utilisation de la cible de pulvérisation est également rendue complexe par l'instabilité chimique de La2O3: nous avons étudié un procédé de prépulvérisation adapté de la cible qui permet d'obtenir des films minces reproductibles. La seconde partie de cette thèse traite de l'oxyde de ruthénium RuO2, utilisé comme électrode de grille métallique pour réaliser des structures métal-isolant-semiconducteur, nécessaires à l'étude des propriétés électriques des films de La2O3. Les films minces de RuO2 étant obtenus par pulvérisation cathodique en milieu réactif (argon + oxygène), nous avons étudié le plasma (par spectroscopie d'émission optique, ou SOE) ainsi que les films minces obtenus, en fonction du débit d'oxygène. La corrélation de ces mesures permet d'une part une meilleure compréhension des mécanismes de croissance de RuO2 en pulvérisation réactive et, d'autre part, laisse envisager la possibilité d'utiliser la SOE comme un moyen de contrôle du dépôt, bon marché, en temps réel et in-situ. Enfin les caractérisations électriques des hétérostructures Si/La2O3/RuO2, encapsulées sous ZrO2, révèlent que La2O3 possède une permittivité de ~20, et qu'un film de 4. 5 nm (possédant une épaisseur équivalente de SiO2 de 3 nm) donne des courants de fuite de 10^-6 A. Cm^-2 pour une tension de grille de 1V. Enfin nous avons estimé les densités d'états électroniques et de charges fixes dans la zone interfaciale<br>In order to increase the calculation power and speed of integrated circuits, semiconductor industry has continuously scaled down its elementary components: the field effect transistors, so called MOSFETs. Such scaling down leads to a fundamental limitation: for a SiO2 gate dielectric thinner than 2 nm, high direct tunnel current appears to dramatically alter the behaviour of the transistor. To solve this problem, high dielectric constant (high-K, i. E. K > 15) dielectrics are needed. We studied the physical and electrical properties of La203 (K~30) thin films deposited by magnetron sputtering, in order to evaluate its compatibility with the industrial process of MOSFETs fabrication. This material is highly reactive with water molecules in air and, as a consequence, must be capped; such process could be achieved with Ru or ZrO2 cap layers. On the other hand, the use of the La2O3 sputtering target was also made complicated by its chemical instability. Thus, we studied a "pre-sputtering" process which allows obtaining reproducible thin films. The second part of this thesis is about ruthenium oxide RuO2, which was used as the metal gate electrode in metal-insulator- semiconductor structures, in order to study the electrical properties of La2O3 thin films. Since RuO2 thin films are deposited by reactive (Ar + O2) sputtering, we studied both properties of the plasma (with optical emission spectroscopy, or OES) and properties of thin films, as a function of O2 flux. The correlation of both measurements allows understanding the mechanisms of RuO2 growth in oxidizing atmosphere, as well as controlling the deposition process with OES, a non expensive, fast and in-situ technique. Moreover, the electrical characterization of Si/La2O3/RuO2 structures, capped with a ZrO2 film, show a dielectric constant of ~20 for La2O3, and leakage currents of 10^-6 A. Cm^-2 (at gate voltage = 1V) for a 4. 5 nm La2O3 film (which corresponds to an equivalent SiO2 thickness of 3 nm). To conclude, interface states density and fixed charge density in the dielectric film have also been estimated
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Thevenod, Laurent. "Etude de la mobilité dans des transistors intégrant un oxyde de forte permittivité et une grille métallique." Grenoble INPG, 2009. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00476706.
Full textAbstract:
Afin de satisfaire aux exigences imposées par la Roadmap ITRS, l’industrie microélectronique doit envisager un certain nombre de révolutions dans ses procédés de fabrication des composants. En effet, la seule miniaturisation des dimensions du transistor à effet de champ Métal-Oxyde-Semiconducteur (MOSFET) ne suffit plus à améliorer les performances des dispositifs. Parmi les solutions envisagées, l’une des plus prometteuses consiste à remplacer l’isolant de grille « historique » en oxyde de silicium (SiO2) et la grille en polysilicium par un couple constitué d’une grille métallique et d’un matériau isolant possédant une plus forte permittivité diélectrique. Ce travail présente ainsi les effets du couple grille TiN/dioxyde d’hafnium HfO2 sur les performances électriques d’un MOSFET en étudiant la mobilité des porteurs libres en régime d’inversion<br>In order to follow the more and more constraining ITRS Roadmap specifications, the microelectronic industry has to deal with many modifications in its way to process electronic components. Indeed, only shrinking the dimensions of the Metal-Oxide-Semiconductor Field effect Transistor (MOSFET) has become insufficient to reach the expected performance and new approaches have to be imagined. One of the most promising solutions is to replace the "historical" SiO2 gate oxide and the polysilicon gate by a metal gate deposited on a high-k material. This work reports on the influence of the TiN/HfO2 stack on the electrical performances of a MOSFET by studying a characteristic parameter of electrical transport in the conduction layer : carrier mobility in the inversion channel. A theoretical study of the different scattering processes that limit mobility in these new architectures was first realized. In a second step, innovating experimental techniques were developed to extract the mobility (magnetoresistance measurements, pulsed split C-V. . . ) and precisely characterize the set of devices. Using these two complementary approaches, we were able to determine the dominant scattering processes which are responsible for carrier mobility degradation when a TiN metal gate and an HfO2 high-k layer are used
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Rieu, Mathilde. "Préparation par voie sol-gel et caractérisation d'une cellule complète SOFC sur support métallique poreux." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/640/.
Full textAbstract:
Les potentialités de la voie sol-gel sont utilisées pour mettre en forme un empilement de revêtements de matériaux actifs SOFC (anode, électrolyte, cathode) sur support métallique poreux. Cependant, l'utilisation d'un métal implique une limitation des traitements thermiques à 800°C afin de conserver ses propriétés mécaniques et de limiter sa corrosion. La densification de l'électrolyte n'étant pas possible à cette température, la démarche consiste à préparer deux demi-parties : l'anode sur le métal poreux et la cathode sur l'électrolyte, avant assemblage à l'aide d'une colle céramique. Les matériaux actifs du cœur de pile sont tous synthétisés par voie sol-gel et leurs propriétés fonctionnelles sont évaluées. Le matériau d'anode (NiO-YSZ) est déposé directement par trempage-retrait du métal support dans une barbotine composite. La demi-cellule électrolyte (YSZ) / cathode (La2NiO4+delta) est ensuite réalisée par le même procédé. Après assemblage des deux demi-parties, les premières cellules complètes SOFC sur support métallique poreux sont fabriquées. Les performances électrochimiques sont encore à améliorer mais la faisabilité d'une cellule à métal poreux support est démontrée dans le cadre de cette thèse<br>In this work, sol-gel route is used to shape ceramic films (anode, electrolyte, cathode) onto a porous metal support in order to prepare Metal Supported Solid Oxide Fuel Cells. However, the use of a metal forbids thermal treatments above 800°C in order to retain mechanical properties and to avoid corrosion. Electrolyte densification is not possible at such a low temperature, so the strategy is to prepare two half parts: anode onto porous metal on one part and cathode onto electrolyte on the other part, before assembling both parts with a ceramic paste. Electrodes and electrolyte materials are synthesized by sol-gel route and their physico-chemical properties are evaluated. In order to shape the anode (NiO-YSZ), the porous metal support is dipped into an optimized anode slurry composition. Half cathodic cell is separately prepared by dip-coating YSZ into a La2NiO4+delta slurry. The two half parts are then assembled in order to prepare the first metal supported solid oxide fuel cells. Electrochemical performances have to be improved but the feasibility of the metal supported cell is clearly demonstrated in this work
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Pradère, Caroline. "Nouvelle génération d'airbag à base d'un complexe de métaux de transition et d'un oxyde métallique à l'état nanométrique." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30244.
Full textAbstract:
Nous avons envisagé de mettre au point un matériau composite pour des applications airbags comprenant un complexe de coordination et un oxyde métallique sous forme de nanoparticules. Les complexes de coordination doivent présenter plusieurs critères en vigueur dans l'industrie automobile, parmi lesquels une stabilité thermique au delà de 150°C et une composition d'éléments non toxiques. Quatre complexes hétérométalliques ont été obtenus et tous répondent bien aux critères précédemment fixés. Deux d'entre eux ont été développés à plus grande échelle à la SNPE, puis introduits dans des compositions du nitrate d'ammonium. Un oxyde de cuivre(II) à l'état nanométrique a été obtenu par réduction d'un sel métallique sous pression d'un gaz réducteur. Une nouvelle méthode de synthèse a été développée permettant d'obtenir des nanoparticules de cuivre de taille et de forme contrôlées<br>We were interested in the design of a new composition for airbag systems using an inorganic transition metal complex and a metal oxide at a nanometer size. The coordination complexes must meet specific criteria established by industrial standards, such as a thermal stability until 150°C and non toxic elements. Four new heterometallic complexes have been prepared that fit all the criteria established by the automotive industry. The synthesis of two coordination complexes have been scaled up and then introduced in some compositions of ammonium nitrate. We measured the combustion rate for all these compositions. Cuprous oxide with a nanometer size has been obtained by reduction of a metal salt under dihydrogen pressure. We have also proposed a simple and efficient method to obtain copper nanoparticles with controlled sizes and shapes
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Chaudron, Valéry. "Étude de la mitigation du risque hydrogène dans un réacteur de fusion thermonucléaire par réduction d'un oxyde métallique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1998. http://www.theses.fr/1998INPL025N.
Full textAbstract:
L’étude a pour cadre général l'examen de sureté des réacteurs de fusion thermonucléaire du type ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) vis-à-vis du risque hydrogène et met l'accent sur la prévention des accidents et la mitigation de leurs conséquences. Le travail est plus particulièrement ciblé sur l'étude et la mitigation des conséquences de l'accident-type se caractérisant par une entrée de vapeur d'eau dans l'enceinte du réacteur, avec réaction chimique entre cette eau et le matériau de première paroi (béryllium), ce qui peut conduire à un relâchement important d'hydrogène avec un risque d'explosion en cas de contact avec l'air. Une telle explosion peut conduire au relâchement des matières radioactives dans l'environnement. L’objectif est donc de proposer des systèmes permettant d'éliminer ce risque d'explosion fonctionnant en situations accidentelles et de les valider expérimentalement. L’analyse de l'architecture et du fonctionnement du réacteur a permis d'évaluer le risque hydrogène et d'identifier les séquences accidentelles qui peuvent conduire à une explosion qui dépend principalement de la localisation de l'hydrogène et des conditions d'ambiance. La stratégie de mitigation consiste à éliminer l'hydrogène à sa source de production (enceinte du réacteur) par un procédé chimique base sur la réduction irréversible d'un oxyde métallique. Un programme expérimental au laboratoire et à l'échelle d'une installation pilote a permis de vérifier la faisabilité du procédé, de sélectionner la formulation d'oxyde de manganèse combiné à l'oxyde d'argent et de la qualifier dans les conditions accidentelles (température et pression élevées, humidité). Finalement, les résultats expérimentaux ont permis de déduire des recommandations en termes de mise en œuvre qui serviront de support à d'éventuelles applications industrielles.
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Truyen, Dimitri. "Elaboration par voie sol-gel de revêtements catalytiques sur substrat métallique." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/615/.
Full textAbstract:
L'objectif était d'élaborer, par voie sol-gel, des catalyseurs supportés, stables en température (< 700°C). Les deux oxydes supports étudiés ont été le dioxyde de titane TiO2 et l'oxyde mixte de zircone-cérine Zr0. 5Ce0. 5O2. L'étude a porté principalement sur la synthèse d'un oxyde support possédant un rapport surface sur volume et une porosité élevés. A partir de sols stables d'oxydes, nous avons mis en évidence l'intérêt de former des particules nanométriques et de stabiliser la phase anatase de l'oxyde TiO2 pour conserver des domaines cristallisés de petite taille. Nous avons également montré l'influence d'un polymère ajouté dans le sol qui permet de limiter les phénomènes de frittage et d'augmenter la porosité du matériau. Les travaux effectués sur l'oxyde Zr0. 5Ce0. 5O2 ont mis en évidence le rôle des interactions entre particules sur l'assemblage lors de la gélification et après calcination du matériau, ces interactions étant dépendantes du milieu dans lequel les particules se trouvent (pH, force ionique). Afin d'inhiber le phénomène de frittage, des particules d'alumine ont été incorporées comme barrières stériques entre les particules de zircone-cérine. Nous avons défini divers systèmes pour lesquels les interactions entre particules sont différentes, afin d'élaborer un empilement poreux à haute surface spécifique. A partir de la mesure des tailles de particules et des mesures de porosité, nous avons proposé des modèles d'empilement. En ajoutant les précurseurs métalliques adéquats, nous avons préparé différents types de catalyseurs métalliques (Rh, Ru, Pt). Nous avons mis au point différentes formulations afin d'obtenir des revêtements catalytiques adhérents sur un substrat métallique. Les catalyseurs ont ensuite été testés pour la réaction d'oxydation totale du CO. Les meilleures activités ont été mesurées pour le Pt déposé sur l'oxyde Zr0. 5Ce0. 5O2<br>The aim of the study was to elaborate metallic supported catalysts by sol-gel route stable at high temperature (< 700°C). Both oxydes TiO2 and Zr0. 5Ce0. 5O2 have been studied. The study was mainly to synthesize an oxyde used as support and having a high surface and a high porosity. From stable colloïdal sols, we pointed out the interest to perform nanometric particles and to stabilize TiO2 anatase phase in order to keep small size cristallized domains. The influence of a polymer has been shown to decrease the sintering phenomenon and so to increase the porosity of the oxyde. Interactions between particles in sols are of great importance because they involve particular stacking of the particles during gelification and after calcination. The interactions between particles are different according to the ionic strength and pH of the medium. In order to decrease the sintering phenomenon, alumina nanoparticles have been added and used as steric barriers between ceria-zirconia particles. We defined several systems of interactions to elaborate a porous stacking with a high surface area. Particles size and porosity analysis have been performed to suggest stacking models. Several catalysts have been prepared using Rh, Ru, Pt according to different formulations in order to obtain adherent catalytic films deposited onto stainless steel substrate. Then, catalysts have been tested for complete CO oxidation reaction and best results have been measured for Zr0. 5Ce0. 5O2 - Pt deposited catalyst
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Astudillo, Neira Catalina Andrea. "Nanoparticules d'oxyde de nickel et de cobalt incorporées dans des films de polypyrrole en tant que matériau électrocatalytique efficace pour l'oxydation de l'eau." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. https://thares.univ-grenoble-alpes.fr/2020GRALV016.pdf.
Full textAbstract:
Ce mémoire de thèse porte sur le développement d'anodes très actives et stables pour l'oxydation électrocatalytique de l'eau dans des conditions de pH presque neutre, à base de nanoparticules d'oxyde de nickel ou de cobalt ou de nickel/fer incorporées dans une matrice de poly(pyrrole-alkylammonium). Préparés par un procédé entièrement électrochimique, ces matériaux nanocomposites sont hautement nanostructurés avec des tailles de particules d'oxyde métallique comprises entre 20 et 30 nm, qui sont bien dispersées dans le film de polypyrrole, conférant une grande surface électroactive et donc une grande activité électrocatalytique vis-à-vis de l'oxydation de l'eau à un pH proche de la neutralité de 9,2. Ces performances placent ces électrodes à base de nanocomposites parmi les anodes les plus actives décrites dans la littérature, employant des oxydes de nickel, ou de cobalt, ou de nickel/fer à pH 9,2. De plus, lorsque le matériau nanocomposite est électrodéposé sur de l'ITO poreux, la physisorption du film nanocomposite est considérablement améliorée et, par conséquent, son activité catalytique demeure très stable au-delà de 24 heures d'électrolyse. Ce travail démontre le rôle bénéfique de la matrice de polypyrrole chargée positivement dans la préparation de petites particules d'oxyde métallique et dans l'obtention d'anodes très stables et actives pour l'oxydation de l'eau<br>This thesis deals with the development of highly active and stable anodes for electrocatalytic water oxidation under near-neutral pH conditions, based on nickel or cobalt or nickel/iron oxide nanoparticules embedded into a poly(pyrrole-alkylammonium) matrix. Prepared by an all-electrochemical procedure, these nanocomposite materials are highly nanostructured with sizes of metal oxide particle between 20 and 30 nm, which are well dispersed into the polypyrrole film, conferring a great electroactive surface area and thus a high electrocatalytic activity towards water oxidation at near neutral pH of 9.2. These performances place these nanocomposite based electrodes among the most active anodes described in the literature employing either nickel or cobalt or nickel/iron oxide at pH 9.2. In addition, when the nanocomposite material is electrodeposited on porous ITO, the physisorption of the nanocomposite film is considerably enhanced and consequently its catalytic activity is very stable beyond 24 h of electrolysis. This work demonstrates the beneficial role of positively charged polypyrrole matrix in the preparation of small particles of metal oxide and in the achievement of highly stable and active anodes for water oxidation
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Palussière, Ségolène. "De la synthèse de nanoparticules de CuO par voie organométallique à l'assemblage de matériaux énergétiques Al/CuO." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30269.
Full textAbstract:
Parmi les matériaux énergétiques, les nanothermites sont connues pour leur forte réactivité et leur utilisation dans les applications pyrotechniques. Dans ce cadre, le composite Al/CuO est un matériau prometteur pour l’intégration dans des micro-dispositifs, en raison de sa forte enthalpie de réaction d’oxydo-réduction. L’augmentation de la surface de contact entre les deux réactifs de la thermite permet l’amélioration des propriétés. Le contrôle de la taille, de la morphologie et de la distribution des nanoparticules au sein du nanocomposite revêt donc une importance fondamentale. Dans la majorité des cas, les nanothermites sont obtenues par mélange physique de nanopoudres commerciales non dispersables. Dans cette thèse nous avons proposé d’explorer une voie organométallique pour synthétiser des nanoparticules de CuO permettant ensuite un assemblage avec des nanoparticules commerciales d’Al. A cet effet, des nanoparticules de CuO sont synthétisées par hydrolyse ou oxydation contrôlée d’un précurseur organométallique (amidinate de cuivre) en présence de ligands organiques (octylamine). Les tailles, les formes et les distributions varient en fonction des conditions expérimentales des synthèses. Les états de surface des nanoparticules de CuO ont été ensuite analysés par des méthodes de caractérisations de spectroscopies de RMN et infrarouge. Les informations acquises nous ont permis d’identifier les interactions entre les ligands et la surface des nanoparticules. Dans un deuxième temps, les nanoparticules de CuO sont mélangées avec des nanopoudres d’Al dispersées aux ultrasons dans un solvant organique. Les caractérisations thermiques de ces nanocomposites montrent la présence de réactions exothermiques et endothermiques non caractéristiques des réactions thermites usuelles Al+CuO. Les analyses thermiques et structurelles des nanoparticules de CuO ont révélé que les ligands s’oxydent à basse température (~200 °C) et réduisent le CuO en Cu2O puis en Cu métallique, avant que la réaction thermite ne s’opère. Un protocole expérimental optimisé a été enfin mis en place pour conserver la structure du CuO tout en éliminant les ligands présents dans la couche stabilisante des nanoparticules. Ces nouveaux assemblages génèrent une énergie de réaction équivalente à des nanothermites Al/CuO obtenues par mélange de poudres commerciales. Mais ces nanocomposites possèdent des températures d’initiation plus basses, ce qui est intéressant pour certaines applications. Les connaissances accumulées sur les états de surface et la stabilisation des nanoparticules en solution ouvrent la voie à l’intégration de nanocomposites sur puces microélectroniques par la technologie « jet d’encre »<br>Among the energetic materials, nanothermites are known for their high reactivity and their use in pyrotechnic applications. In this context, the Al/CuO composite is a promising material for integration into micro-devices, due to its high enthalpy of oxidation-reduction reaction. The increase of the contact surface between the two reactants of the thermite improves the properties. Control of the size, morphology and distribution of nanoparticles within the nanocomposite is therefore of fundamental importance. In the majority of cases, the nanothermites are obtained by physical mixing of non-dispersible commercial nanopowders. In this thesis we proposed to explore an organometallic way to synthesize CuO nanoparticles to assembly with Al commercial nanoparticles. For this purpose, CuO nanoparticles are synthesized by hydrolysis or controlled oxidation of an organometallic precursor (copper amidinate) in the presence of organic ligands (octylamine). Sizes, shapes and distributions vary depending on the experimental conditions of the syntheses. The surface states of the CuO nanoparticles were then analyzed by NMR and infrared spectroscopy characterization methods. The information acquired allowed us to identify the interactions between the ligands and the surface of the nanoparticles. In a second step, the CuO nanoparticles are mixed by ultrasons with nanopowders dispersed in an organic solvent. The thermal characterizations of these nanocomposites show the presence of non-characteristic exothermic and endothermic reactions of the usual Al + CuO thermite reaction. Thermal and structural analyzes of CuO nanoparticles revealed that the ligands oxidize at low temperature (~ 200 °C) and reduce the CuO to Cu2O then to metallic Cu, before the thermite reaction takes place. An optimized experimental protocol was finally implemented to preserve the structure of CuO while eliminating the ligands present in the stabilizing layer of the nanoparticles. These new assemblies generate a reaction energy equivalent to Al/CuO nanothermites obtained by mixing commercial powders. But these nanocomposites have lower initiation temperatures, which is interesting for some applications. The accumulated knowledge of surface states and the stabilization of nanoparticles in solution open the way to the integration of nanocomposites on microelectronic chips by “inkjet” technology
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Danine, Abdelaadim. "Vers un afficheur électrochrome sur papier : Electronique imprimée pour l’emballage sécurisé du futur." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0085/document.
Full textAbstract:
La finalité de cette étude était la réalisation d’un afficheur électrochrome sur papier activable par un smartphone comme solution anti-contrefaçon. La nature cellulosique du substrat et la faible énergie délivrée par le smartphone ont représenté deux contraintes majeures dans de ce travail de thèse. Ainsi, une nouvelle méthode originale de dépôt à température ambiante de films minces WO3 a été développée en utilisant un traitement UV. Le premier dispositif électrochrome couplant le film WO3 sur papier, le Bleu de Prusse, et une membrane électrolytique plastifiée, a montré une bonne stabilité électrochimique associée à un contraste optique ΔR de 13 % pour une tension d’activation de -1 V. En vue de minimiser la tension d’activation, de nouveaux dispositifs électrochromes, à architecture simplifiée, dérivés d’une configuration classique à 5 couches ont été mis au point. Le remplacement du matériau de contre électrode et du conducteur électronique par un matériau métallique unique a conduit à des dispositifs à 4 couches. De plus, l’utilisation d’un matériau électrochrome conducteur a permis de s’affranchir de la couche conductrice électronique adjacente à l’électrode de travail menant à des dispositifs encore plus simplifiés à 3 couches. Les dispositifs simplifiés se caractérisent par des performances électrochromes très intéressantes pour une activation à seulement -0,7 V et présentent une stabilité électrochimique sur plus de 500 cycles. Le premier prototype sur emballage de parfum, à base d’afficheur électrochrome constitué de PEDOT, d’électrolyte liquide ionique polymérisé par vernis UV, et de contre électrode d’Ag, a été activé avec succès par un smartphone en moins de 5,3 secondes pour une énergie d’activation de 0,33 mJ.cm-2<br>This study aims at the development of an electrochromic display on paper, activated by a smartphone as solution for counterfeit. A novel deposition method at room temperature of WO3 thin films was developed using a UV treatment. 5-layer electrochromic device (ECD), based on WO3 on paper, Prussian blue, and an electrolyte membrane, showed good electrochemical stability for more than 500 cycles associated with an optical contrast in reflectance ΔR of 13% at -1 V. In order to minimize the activation potential, ECDs with simplified architecture, derived from 5-layer conventional configuration have been developed in a second part of this work. 4-layer ECDs were constructed by replacing the counter-electrode and conductive layer by a single metal layer. In addition, the use of an electrochromic conducting material leads to 3-layer device. 4 and 3-layer ECDs exhibit high electrochromic performances at only -0.7 V with nice stability for more than 500 cycles. The first prototype integrated on perfume packaging, with 4-layer ECD based on PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene), ionic liquid electrolyte polymerized by UV-varnish, and Ag as counter-electrode was successfully activated by a smartphone in less than 5.3 seconds for an activation energy of 0.33 mJ.cm-2
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Longnos, Florian. "Etude et optimisation des performances électriques et de la fiabilité de mémoires résistives à pont conducteur à base de chalcogénure/Ag ou d'oxyde métallique/Cu." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT046.
Full textAbstract:
Les mémoires non-volatiles sont devenues récemment un moteur clé de la croissance du secteur des semiconducteurs, et constituent un pivot pour les nouvelles applications et les nouveaux concepts dans le domaine des technologies de l'information et de la communication (TIC). Afin de surmonter les limites en termes de miniaturisation, de consommation électrique et de complexité de fabrication des mémoires non-volatiles à grille flottante (FLASH), l'industrie des semiconducteurs évalue actuellement des solutions alternatives. Parmi celles-ci, les mémoires résistives à pont conducteur ou CBRAM (Conductive Bridge Random Access Memory), qui reposent sur la commutation de résistance d'un électrolyte par migration et oxydo/réduction d'ions métalliques, semblent être des plus prometteuses. L'attractivité de cette technologie innovante vient d'une part de la simplicité de sa structure à deux terminaux et d'autre part de ses performances électriques très prometteuses en termes de consommation électrique et vitesse d'écriture/effacement. De surcroît la CBRAM is une technology mémoire qui s'intègre facilement dans le back end of line (BEOL) du procédé CMOS standard. Dans cette thèse, nous étudions les performances électriques et la fiabilité de deux technologies CBRAM, utilisant des chalcogénures (GeS2) ou un oxyde métallique pour l'électrolyte. Tout d'abord nous nous concentrons sur les CBRAM à base de GeS2, ou l'effet du dopage de l'électrolyte avec de l'argent (Ag) ou de l'antimoine (Sb) est étudié à la lumière d'une analyse des caractérisations électriques. Les mécanismes physiques gouvernant la cinétique de commutation et la stabilité thermique sont aussi discutés sur la base de mesures électrique, d'un modèle empirique et des résultats de calculs ab initio. L'influence des différentes conditions de set/reset est étudiée sur une CBRAM à base d'oxyde métallique. Grâce à cette analyse, les conditions permettant de maximiser la fenêtre mémoire, améliorer l'endurance et minimiser la variabilité sont déterminées<br>Non-volatile memory technology has recently become the key driver for growth in the semiconductor business, and an enabler for new applications and concepts in the field of information and communication technologies (ICT). In order to overcome the limitations in terms of scalability, power consumption and fabrication complexity of Flash memory, semiconductor industry is currently assessing alternative solutions. Among them, Conductive Bridge Memories (CBRAM) rely on the resistance switching of a solid electrolyte induced by the migration and redox reactions of metallic ions. This technology is appealing due to its simple two-terminal structure, and its promising performances in terms of low power consumption, program/erase speed. Furthermore, the CBRAM is a memory technology that can be easily integrated with standard CMOS technology in the back end of line (BEOL). In this work we study the electrical performances and reliability of two different CBRAM technologies, specifically using chalcogenides (GeS2) and metal oxide as electrolyte. We first focus on GeS2-based CBRAM, where the effect of doping with Ag and Sb of GeS2 electrolyte is extensively investigated through electrical characterization analysis. The physical mechanisms governing the switching kinetics and the thermal stability are also addressed by means of electrical measurements, empirical model and 1st principle calculations. The influence of the different set/reset programming conditions is studied on a metal oxide based CBRAM technology. Based on this analysis, the programming conditions able to maximize the memory window, improve the endurance and minimize the variability are determined
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Miedzinski, Rafal. "Etude des effets optiques photo-induits dans les métallo-composites et analyse de leurs caractéristiques surfaciques par microscopie à force atomique." Reims, 2009. http://theses.univ-reims.fr/sciences/2009REIMS038.pdf.
Full textAbstract:
La thèse présente analyse les phénomènes photo-induits optiques dans les métallo-composites avec l'utilisation du microscope à force atomique. Le sujet de l'analyse sont les ITO (indium tin oxide), FTO (fluorine tin oxide) et ZnO qui comportent des métallo-composites d'argent et d'or. Les dimensions de ces métallo-composites sont à peu près égales à 60-80 nm. Les couches d'ITO et FTO ont de très interessantes propriétés optiques et électriques. Avec ces matériels se construisent des diodes électro luminescentes organiques, des écrans à crsitaux liquides et des écrans plasma
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Tingaud, David. "Contribution au contrôle du frittage SHS de composites à matrice intermétallique et de céramiques de type oxyde." Limoges, 2006. http://www.theses.fr/2006LIMOA001.
Full text
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Frada, Jean-Michel. "Contribution à l'étude des multimatériaux acier-polymère-acier : caractérisation chimique et structurale des interphases dans des systèmes métal-oxyde-polymère." Nancy 1, 1992. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_1992_0408_FRADA.pdf.
Full textAbstract:
Le matériau qui constitue le support de notre étude est un composite à structure sandwich acier-polymère-acier, élaboré par SOLLAC, dont la propriété essentielle est l'amortissement des vibrations sonores. Ce composite procure un confort acoustique recherché par l'industrie automobile. Afin d'obtenir un assemblage performant, il faut maîtriser une famille de paramètres dont le plus important est peut-être la durabilité du joint. Il ressort clairement de nos travaux que les produits acides de la dégradation thermique des polymères comme EVA (copolymère thermoplastique polyéthylène-acétate de vinyle), engendrent des réactions avec les métaux ou leurs oxydes. Les produits de réaction les plus caractéristiques sont des "chélates", acétates métalliques. La stabilité de ces phases devient alors le facteur déterminant la durabilité du composite. Les phases insolubles dans l'eau comme l'oxyacétate de chrome peuvent expliquer le rôle favorable du chrome sur l'adhérence métal-polymère, en milieu humide. A contrario, les sels solubles comme l'acétate de fer semblent être à l'origine des décohésions rapides observées. Des traitements du polymère (ajouts basiques comme l'urée) ou de l'acier (nickelage) parviennent à modifier ces réactivités. Les structures des complexes déterminées par diffraction X suggèrent l'existence d'interactions entre le complexe et les métaux ou leurs oxydes, et entre le complexe et les polymères.
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Gaucher, Fabien. "Nano-structures en La2/3Sr1/3MnO3 : de la nano-structuration aux propriétés de transport." Paris 11, 2008. http://www.theses.fr/2008PA112271.
Full textAbstract:
Les travaux reportés dans ce manuscrit présentent la fabrication et l'étude des propriétés de transport de nano-structures de demi-métal La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO). L'optimisation du procédé de nano-structuration, et notamment des étapes de lithographie électronique et de gravure, a permis l'obtention de nano-fils larges de seulement 65 nm et longs de plusieurs microns. L'analyse fine des propriétés de transport montre une conservation de celles-ci jusqu'à une épaisseur réduite d'environ 7 nm. La conduction du courant est alors limitée par différents modes de diffusion selon la gamme de température considérée. Des premières mesures de bruit mettent en avant un faible paramètre de Hooge normalisé ( ≈ 1. 10-32 m3). L'observation de bruit télégraphique dans une fenêtre étroite de température (220 K < T < 245 K) pour le nano-fil le plus étroit et le plus fin est la signature d'une réduction notable du nombre de porteurs de charge à cette échelle. Nous pouvons alors imaginer l'utilisation du LSMO comme électrode de courant totalement polarisé en spin pour l'adressage de molécules magnétiques. Dans cette voie, l'ancrage direct de l'aimant moléculaire Mn12 a été prouvé et ouvre des perspectives intéressantes pour la réalisation d'une vanne de spin moléculaire<br>The works reported in this manuscript present the fabrication and the investigation of the transport properties of half-metallic La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO) nano-structures. The optimization of the nano-sructuration process, particularly the electron-beam lithography and the etching steps, allowed the realization of nanowires with width down to 65 nm wide and length of several microns. The fine analysis of the transport properties shows their preservation until a thickness reduced to about 7 nm. The current conduction is then limited by different diffusion modes, depending on the temperature range. First noise measurements exhibit a very low normalized Hooge parameter ( ≈ 1. 10-32 m3). The observation of random telegraphic noise for the narrowest and thinnest nanowire in a narrow temperature range (220 K < T < 245 K) is the signature of a consequent reduction of the charge carriers at this scale. We can then imagine to use the LSMO as a full spin-polarized electrode for molecular magnets addressing. In this way, direct grafting of Mn12 magnetic molecules was prooved and opens interesting perspectives for the realization of a molecular spin valve
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Vedraine, Sylvain. "Intégration de nanostructures plasmoniques au sein de dispositifs photovoltaïques organiques : étude numérique et expérimentale." Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00799088.
Full textAbstract:
Les cellules solaires en couches minces permettent de produire de l'énergie à bas-coût et sans émission de gaz à effet de serre. Dans le but de réaliser des dispositifs toujours plus performants, nous étudions l'impact de l'intégration de nanostructures métalliques (NSs) au sein de cellules solaires organiques (CSO). Ces NSs peuvent alors générer des effets diffusifs et des résonances issues de plasmons de surface. A l'aide d'un modèle numérique FDTD, nous démontrons que l'ingénierie plasmonique peut servir à augmenter l'absorption dans le matériau photoactif tout en limitant l'énergie perdue sous forme de chaleur dans les NSs. L'influence de paramètres opto-géométriques de structures associant matériaux organiques et effets plasmoniques est étudiée (diamètre, position des particules dans la couche et période du réseau de particules sphériques). Expérimentalement, des NSs d'argent ont été réalisées par évaporation sous vide puis intégrées dans des couches organiques. Nous avons mesuré une exaltation de l'absorption optique dans la gamme spectrale utile à la photo-conversion. Trois architectures différentes de CSO plasmonique ont été fabriquées et caractérisées par MEB, TEM et ToF-SIMS, puis modélisées, permettant d'identifier des verrous technologiques et de proposer des pistes d'amélioration. Nous avons aussi intégré des NSs au sein d'un empilement transparent et conducteur de type oxyde/métal/oxyde, dans le but de remplacer l'électrode classique en oxyde d'indium et d'étain d'une CSO. Le rôle de chaque couche de l'empilement sur le comportement optique de l'électrode est discuté. Les épaisseurs des couches d'une électrode de type ZnO/Ag/ZnO ont été optimisées.
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Boujamaa, Rachid. "Caractérisations physico-chimiques et électriques d’empilements de couches d’oxyde à forte permittivité (high-k) / grille métallique pour l’ajustement du travail effectif de la grille : application aux nouvelles générations de transistors." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENT100.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre du développement des technologies CMOS 32/28nm chez STMicroelectronics. Elle porte sur l'étude d'empilements de grille métal/diélectrique high-k élaborés selon une stratégie d'intégration Gate First, où le couple TiN/HfSiON est introduit avec une couche interfaciale SiON et une encapsulation de la grille TiN par du polysilicium. Cette étude s'est principalement focalisée sur l'analyse des interactions entre les différentes couches constituant les empilements, en particulier des additifs lanthane et aluminium, employés pour moduler la tension de seuil Vth des transistors NMOS et PMOS respectivement. Les analyses physico-chimiques réalisées au cours de ces travaux ont permis de mettre en évidence la diffusion en profondeur des éléments La et Al à travers le diélectrique de grille HfSiON sous l'effet du recuit d'activation des dopants à 1065°C. Les résultats obtenus ont montré que ce processus de diffusion entraine une réaction du lanthane et de l'aluminium avec la couche interfaciale de SiON pour former un silicate stable La(ou Al)SiO au profit de la couche de SiON. L'analyse des propriétés électrique des structures MOS a permis de révéler que la présence d'atomes La ou Al proximité de l'interface HfSiON/SiON conduit à la présence d'un dipôle généré à cette interface, qui a pour effet de décaler le travail de sortie effectif de la grille métallique<br>This thesis is part of the development of CMOS technologies 32/28nm STMicroelectronics. It focuses on the study of stacks of metal / high-k dielectric prepared by an integration strategy Gate First , where the couple TiN / HfSiON gate is introduced with an interfacial layer SiON and encapsulation of TiN gate polysilicon by . The study was mainly focused on the analysis of interactions between the various layers forming the stacks , in particular lanthanum and aluminum additives , used for modulating the threshold voltage Vth of the PMOS and NMOS transistors respectively . The physico-chemical analyzes in this work helped to highlight the depth distribution of the elements La and Al through the HfSiON gate dielectric under the influence of dopant activation annealing at 1065 ° C. The results obtained showed that this diffusion process causes a reaction of lanthanum and aluminum with the interfacial layer of SiON to form a stable silicate La ( or Al ) SiO benefit of the SiON layer . The analysis of electrical properties of MOS structures revealed that the presence of the atoms near the Al or HfSiON / SiON interface leads to the presence of a dipole generated at this interface , which has the effect of shifting actual output work of the metal gate
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Bressolles, Jean-Claude. "Elaboration et caracterisation microstructurale de couches ceramiques supraconductrices YBa2Cu3O7-x sur substrat métallique." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30177.
Full textAbstract:
Des couches supraconductrices epaisses (60-90 m) ont ete elaborees sur acier refractaire et sur cuivre. La methode originale de preparation implique une preparation de la surface du metal, une sedimentation de poudres, un pressage et un frittage a haute temperature. Les couches sont obtenues par cosedimentation de poudres yba#2cu#3o#7#-#x et ag. Elles sont directement en contact avec le substrat. Dans le cas d'un substrat en acier, l'accrochage de la couche est assure par la creation a la surface du metal d'une macrorugosite. Les couches presentent une temperature critique de 95 k et une densite de courant critique a 77 k de 200 acm#-#2. L'analyse de la section transverse fait apparaitre a l'interface metal-ceramique un film tres mince (1 m) a base d'oxydes mixtes de ba et al. La dispersion des particules d'argent est homogene sans qu'il y ait une interaction decelable entre yba#2cu#3o#7#-#x et ag. Sur un support en cuivre, la difference essentielle reside dans le developpement d'une couche intermediaire de cu#2o pendant le frittage en atmosphere d'oxygene. Malgre cela, l'adherence et les proprietes electriques sont preservees. Cependant l'existence d'une microfissuration entraine une diminution de la densite de courant critique. L'adherence de la couche ceramique au substrat en acier resulte de l'existence d'un film tres mince qui assure la continuite entre le metal et la ceramique et d'un bon comportement mecanique de la couche au cours du refroidissement lie a la presence d'argent. La diffraction des rayons x a haute temperature montre que l'argent accommode les contraintes induites par les variations de temperature. Dans le cas du cuivre, l'argent joue un role encore plus crucial pour preserver la flexibilite de la couche. L'addition d'argent conduit a une meilleure jonction entre grains. Les bonnes proprietes electriques sont dues egalement au fait que les grains sont orientes au cours du pressage. Enfin l'analyse chimique microstructurale montre que la diffusion des elements du substrat est limitee ce qui evite l'alteration des proprietes electriques
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Belakry, Sarra. "Développement d’électrodes Innovantes pour piles à combustible réalisés sur support métallique poreux." Thesis, Littoral, 2022. http://www.theses.fr/2022DUNK0614.
Full textAbstract:
Les piles à combustible à oxyde solide à support métallique (MS-SOFC) connaissent un grand intérêt en raison de leurs avantages potentiels (faible coût, tolérance aux cycles redox et thermiques, etc.) par rapport aux piles à combustible SOFC conventionnelles. Cette thèse a pour objectif de développer une pile à combustible à oxyde solide fonctionnant aux températures intermédiaires (500 - 750°C) sur un support métallique poreux (MS-IT-SOFC). Deux supports métalliques poreux, sous forme de fibres compactées en acier 316L et FeCrAl, fournis par une entreprise locale TIBTECH, ont été étudiés afin d’évaluer leur stabilité physique, chimique et électrique et valider leur utilisation comme support pour IT-SOFC. Cette étude a permis de sélectionner le FeCrAl comme support métallique pour IT-SOFC. La réduction de la température de fonctionnement passe en partie par la diminution de la résistance de polarisation de la cathode. Cet objectif peut être atteint soit par le développement de nouveaux matériaux plus performants, soit par l’amélioration de la microstructure ou de la surface/interface entre l’électrolyte et la cathode. Cette thèse développe la dernière approche en améliorant la surface/interface entre le CGO et le LSCF. Pour cela, trois architectures de cathode ont été élaborées et caractérisées par spectroscopie d’impédance : cathode classique (LSCF poreux et épais), cathode avec un film mince LSCF à l’interface cathode-électrolyte, et cathode avec squelette CGO imprégné de LSCF. L’influence des deux dernières architectures reste remarquable dans la mesure où leur ASR est proche de 0,1 Ω.cm2 à 600°C et 0,02 Ω.cm2 à 750°C. La cellule complète MS-IT-SOFC avec une cathode simple et un électrolyte CGO a fourni 421 et 523 mW/cm2 à 700 et 750°C, respectivement. L’objectif d’une cellule à support métallique pouvant fournir 0,5 W/cm2 est donc atteint. En revanche, l’utilisation de l’électrolyte CGOCB/YSZ/CGOCB donne les densités de puissance plus faible à 154 et 219 mW/cm2 à 700 et 750°C, respectivement. Cette baisse de performance est attribuée à l’utilisation de l’oxyde YSZ qui introduit plus de pertes aux températures intermédiaires. Cependant, l’intégration d’une cathode avec squelette CGO imprégné de LSCF a permis d’augmenter ces valeurs à 242 et 342 mW/cm2, démontrant ainsi tout l’intérêt de ce type de cathode. L’ensemble de ces travaux a permis de valider notre architecture SOFC à support métallique poreux FeCrAl, et a permis de définir des orientations importantes dans le choix de l’électrolyte (matériau, épaisseur) et des électrodes<br>Metal Supported Solid Oxide Fuel Cells (MS-SOFCs) have gained significant interest due to their potential advantages (low-cost, tolerance to redox and thermal cycling and so on) over conventional fuel cells. The main objective of this thesis was to develop an intermediate temperature (500-750°C) Solid Oxide Fuel Cell on a porous metal support (MS-IT-SOFC). Two porous metallic supports in the form of compacted fibers (316L steel and FeCrAl, supplied by the local company TIBTECH, were studied in order to evaluate their physical, chemical and electrical stability and to validate their use as support for IT-SOFCs. This study leads to the selection of FeCrAl as a metallic support for IT-SOFC. The decrease of the operating temperature is partly achieved by reducing the cathode polarization resistance. This objective can be achieved either by developing new and better performing materials, or by improving the microstructure or the electrolyte/cathode or surface/interface of known materials. This thesis develops the latter approach, by improving the surface/interface of GDC/LSCF. For this purpose, three cathode architectures have been developed and characterized by impedance spectroscopy: conventional cathode (porous and thick LSCF), cathode with a thin LSCF film at the cathode-electrolyte interface, and cathode with GDC backbone infiltrated by LSCF. The influence of the last two architectures remains remarkable as their ASR is close to 0.1 Ω.cm2 at 600°C and 0.02 Ω.cm2 at 750°C. The complete MS-IT-SOFC cell with a simple cathode and GDC electrolyte has provided 421 and 523 mW/cm2 at 700 and 750°C, respectively. Thus, the goal of a metal-supported cell that can deliver 0.5 W/cm2 is achieved. On the other hand, the use of CGOCB/YSZ/CGOCB electrolyte decreased the power densities to 154 and 219 mW/cm2 at 700 and 750°C, respectively. This decrease in performance is attributed to the use of YSZ oxide, which introduces more losses at intermediate temperatures. However, the integration of a cathode with a CGO backbone impregnated with LSCF allowed to increase these values to 242 and 342 mW/cm2, demonstrating the interest of this type of cathode. All these works allowed to validate our SOFC architecture with a porous FeCrAl metal support, and to define important orientations in the choice of the electrolyte (material, thickness) and the electrodes
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Nguyen, Thi Quyen. "Développement de photoélectrodes hybrides via l'assemblage d'un photosensibilisateur à base de ruthénium et d'un nanocatalyseur métal-oxyde métallique pour la génération d'O2 solaire." Thesis, Toulouse 3, 2021. http://www.theses.fr/2021TOU30046.
Full textAbstract:
Dans ce travail, différents systèmes catalytiques nanostructurés ont été synthétisés par une approche organométallique pour obtenir des nanoparticules de petite taille et de distribution de taille étroite, et leur activité catalytique dans la réaction d'oxydation de l'eau a été évaluée. Premièrement, des NPs de fer stabilisées par l'acide oléique ont été synthétisées qui présentaient une taille moyenne d'env. 10 nm ± 1,1 nm. Une couche d'oxyde, gamma-Fe_2O_3, d'env. 2,6 nm d'épaisseur a été formée à leur surface pour obtenir des structures cœur-coquille Fe@FeOx d'env. 11,5 ± 2,3 nm de diamètre. Malgré leur hydrophobicité, ces nanoparticules ont montré une bonne activité électrocatalytique en conditions alcalines. La coquille d'oxyde gamma-Fe_2O_3 étant bien adaptée au greffage de groupements phosphoniques, ces NPs Fe@FeOx ont été greffées avec différents acides aminophosphoniques afin de les transférer dans l'eau. Une évaluation préliminaire de leur activité catalytique montre une amélioration lorsque les NPs sont greffées avec l'acide 3-aminopropyl phosphonique, ce qui ouvre des perspectives prometteuses. En outre, un photosensibilisateur, un complexe Ru-phénanthroline avec un groupe phosphonate pendant, a été synthétisé et greffé sur les NPs Fe@FeOx pour former une photoanode hybride et catalyser la photoélectrodécomposition de l'eau. Des processus mono et biphasiques ont été étudiés pour greffer le complexe à la surface des nanoparticules. Le processus monophasique s'est avéré plus efficace car il a fourni une densité de greffage plus élevée (respectivement 56 et 9 Ru par NP pour les processus mono et biphasiques). Des mesures photoélectrochimiques ont montré que le nanocatalyseur hybride comprenant la teneur en Ru la plus élevée était env. 9 fois plus actif qu'un simple mélange entre un photosensibilisateur au ruthénium sans fonction de greffage et les nanoparticules Fe@FeOx, et env. 40 fois plus actif que les NPs Fe@FeOx. L'amélioration des performances pourrait être attribuée à un transfert d'électrons plus efficace entre le photosensibilisateur et le catalyseur Fe@FeOx grâce à la liaison covalente entre ces deux composants. Le greffage covalent s'est avéré améliorer non seulement l'activité photocatalytique mais également la stabilité du système. Enfin, des NPs NiFe amorphes (diamètre env. 4 nm) avec deux compositions différentes (Ni_0,5Fe_0,5 NPs et Ni_0,68Fe_0,32 NPs) ont été synthétisées, oxydées à l'air et fonctionnalisées avec de l'acide 3-aminopropyl phosphonique. L'activité électrocatalytique de ces NP hydrosolubles a été étudiée en milieu alcalin, en comparaison avec des NPs NiOx, FeOx et Ni_0.1Fe_0.9Ox. Les NPs hydrosolubles contenant 32% de Fe (Ni_0,68Fe_0,32Ox) ont montré l'activité la plus élevée et une bonne durabilité en solution alcaline. Ces caractéristiques rendent ces NP amorphes potentiellement applicables dans les cellules photoélectrochimiques pour la photodécomposition de l'eau<br>In this work, different nanostructured catalytic systems have been synthesized by an organometallic approach to produce nanoparticles (NPs) of small size and narrow size distribution, and their catalytic activity in the water oxidation reaction has been evaluated. First Fe NPs stabilized by oleic acid were synthesized that displayed an average size of ca. 10 nm ± 1.1 nm. A gamma-Fe_2O_3 oxide layer ca. 2.6 nm thick has been formed at their surface to obtain Fe@FeOx core-shell structure of ca. 11.5 ± 2.3 nm in diameter. Despite their hydrophobicity, these nanoparticles showed good electrocatalytic activity in alkaline conditions. As the gamma-Fe_2O_3 oxide shell is well adapted to the grafting of phosphonic groups, these Fe@FeOx NPs were grafted with different aminophosphonic acids in order to transfer them into water. Preliminary assessment of their catalytic activity showed improved activity for the NPs functionalized by 3-aminopropylphosphonic acid which opens promising prospects. Subsequently, a Ru-phenanthroline light-harvester with a pendant phosphonate group was synthesized and grafted onto the Fe@FeOx core/shell NPs to afford a novel hybrid photoanode for solar-driven water splitting. Mono- and biphasic processes were investigated to graft the Ru-complex at the surface of the NPs. The monophasic process was found to be more efficient as it provided a higher grafting density at the surface of the NPs (respectively 56 and 9 Ru per nanoparticles for the mono and biphasic processes). Photoelectrochemical measurements showed that the hybrid nanocatalyst comprising the highest Ru content was ca. 9-fold more catalytically active than a simple mixture between a ruthenium polypyridyl photosensitizer bearing no grafting group and the Fe@FeOx nanoparticles, and 40-fold more active than the pristine Fe@FeOx NPs. The performance enhancement could be attributed to a more efficient electron transfer between the ruthenium polypyridyl photosensitizer and the Fe@FeOx water oxidation catalyst thanks to the covalent bonding between these two components. The covalent grafting was found to improve not only the photocatalytic activity but also the stability of the system. Finally, amorphous NiFe NPs (diameter ca. 4 nm) with two different ratios between Ni and Fe (Ni_0.5Fe_0.5 NPs and Ni_0.68Fe_0.32 NPs) were synthesized, oxidized in air and grafted with 3-aminopropylphosphonic acid in order to obtain hydrophilic systems. The electrocatalytic activity of these water-soluble NPs was studied in alkaline solution, in comparison with that of crude NiOx NPs, FeOx NPs, and Ni_0.1Fe_0.9Ox NPs. The water soluble NPs containing 32 % of Fe (Ni_0.68Fe_0.32Ox) showed the highest activity and a good durability in alkaline solution. These characteristics make these amorphous NPs potentially applicable in photoelectrochemical cells for water splitting
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Rozier, Patrick. "Modifications structurales engendrées par l'action d'un métal alcalin (Li) ou d'un oxyde métallique (Ag2O) sur le pentoxyde de vanadium. Corrélation structure-propriété électrochimique." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30204.
Full textAbstract:
Cette etude traite de la comprehension du mode d'action du lithium et de l'oxyde d'argent sur le pentoxyde de vanadium et de la correlation des structures des produits obtenus avec leurs proprietes electrochimiques. L'etude de l'insertion du lithium dans le v#2o#5 a des temperatures proches de l'ambiante montre qu'elle debute par la mise en ordre du cation dans le reseau hote. La rupture de cet ordre, intervenant pour un taux en lithium x superieur a 0,5, n'est que partielle. Elle est associee au glissement des feuillets les uns par rapport aux autres. L'extrapolation de ce glissement pour de plus fortes valeurs d'insertion permet de retrouver, pour x voisin de 1, la structure connue de la phase delta. Pour x egal a 1, il y a formation de la phase gamma dans laquelle la poursuite de l'insertion se traduit par differents mecanismes de demixtion dus a la dismutation des v#4#+ supplementaires. Pour les plus forts taux, la phase denommee improprement omega correspond a li#xvo#2. Les differentes etapes analysees sont directement reliees au comportement electrochimique permettant d'en justifier les caracteristiques. L'action de l'oxyde d'argent sur v#2o#5 provoque la formation successive de vanadates dont les structures sont reliees par la mise en evidence de mecanismes par cisaillements cristallographiques. L'existence de defauts en cation argent sur le metavanadate n'est pas confirmee tandis que l'etude de l'influence de defauts anioniques sur ag#2v#4o#1#1 revele la formation de la phase ag#1#+#xv#3o#8. L'etude de l'insertion du lithium dans cette derniere permet d'expliquer son comportement electrochimique, par la formation de la phase li#1#+#xv#3o#8. Un mecanisme similaire pour ag#2v#4o#1#1 est suggere permettant de proposer des materiaux de remplacement avantageux pour les generateurs electrochimiques
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Yoboue, N'Goran Pamela Marie Josephe. "Etude technologique pour l'amélioration des performances d'un capteur à gaz à oxyde métallique : développement d'une plateforme chauffante et intégration de couche sensible nanostructurée." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/911/.
Full textAbstract:
Avec les préoccupations actuelles de protection de l'environnement et des personnes, le développement des capteurs de gaz à base d'oxyde métallique connaît un essor grandissant. Force est de constater que les capteurs commercialisés aujourd'hui présentent des performances mitigées avec une température de fonctionnement limitée à 450°C. Malgré une sensibilité intéressante avec des seuils de détection autour de quelques ppm, ils présentent une faible sélectivité et de grandes instabilités ; ce qui limite leur utilisation à de simples détecteurs. Ces imperfections sont d'ailleurs le moteur de nombreux travaux de recherche notamment sur le développement de nouveaux matériaux de détection mais aussi de nouveaux transducteurs. Le but de cette thèse est de prouver qu'il est possible de bien améliorer les performances de ces capteurs à oxydes métalliques notamment sur les aspects consommation, stabilité mécanique et électrothermique. Pour cela notre travail a consisté dans un premier temps à redéfinir un nouveau design puis à optimiser les procédés technologiques pour réaliser des plateformes chauffantes "haute-température". Nous avons réussi à développer une structure capable de fonctionner jusqu'à 600°C avec une puissance convenable (<80mW) et une remarquable stabilité mécanique et électrique. Ensuite nous avons travaillé sur l'optimisation du procédé jet d'encre comme nouvelle technique d'intégration de couche sensible beaucoup plus robuste et reproductible que les techniques de dépôt actuelles. Les premiers essais ont été effectués avec du ZnO nanoparticulaire et ont montré des résultats prometteurs notamment pour l'intégration de différents matériaux d'un futur multicapteur<br>In recent years, the development of metal oxides gas sensors has experienced a considerable growth because of an interest more and more important in the protection of environment and people safety. Thanks to technological advances in microelectronics that promote better performances, low costs in terms of consumption and production, these sensors can be used for monitoring air quality in many fields such as transport, industry or housing environment. It is clear that metal oxide sensors sold today present mixed performances. Indeed, despite an interesting sensitivity with a detection threshold around the ppm, those sensors also have low selectivity and great instability, which limit their use to simple detectors. For that matter, these imperfections are the motor of many researches including development of new sensing materials but also new transducers. The goal of this thesis is to prove that it is possible to improve the performances of those metal oxide gas sensors especially on aspects of consumption (<80mW) with a remarkable mechanical stability and electrothermal stability up to 600°C. For that, our work consisted firstly to redefine a new design and then to optimize technological process to develop high-temperature microhotplate. Then we worked on the optimization of ink jet process as a new technological way to integrate nanoparticular sensitive materials; a way much more reproducibly than current deposition techniques. The first tests were conducted with ZnO nanoparticles and have shown promising results especially for flexible integration of various sensing materials for new multisensors
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Rahni, Mohamed. "Coagulation-floculation de quelques composés organiques par le fer ferrique en milieu aqueux : étude du mécanisme et comparaison avec l'adsorption sur oxyde métallique." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2318.
Full textAbstract:
L'objectif principal de ce travail etait d'essayer, a partir d'une etude de coagulation-floculation par le fer ferrique et d'adsorption sur la goethite de quelques composes organiques aromatiques et aliphatiques, de mieux preciser les mecanismes d'elimination de la matiere organique par coagulation-floculation avec le chlorure ferrique, et d'evaluer les parts prises par les reactions de complexation et celles d'adsorption. L'elimination des composes organiques par coagulation-floculation est la consequence de la formation rapide de complexes. Les rendements d'elimination dependent en plus du ph et du rapport molaire, de la structure et de la stabilite des complexes formes. En effet, les composes susceptibles de former des complexes bidentates sont mieux elimines. C'est le cas des composes aromatiques possedant deux fonctions en ortho et des diacides aliphatiques. Les differences d'elimination constatees entre ces compose, semblent etre fonctions des pka, et en particulier de la valeur du second pka. En plus de la complexite des mecanismes de complexation et d'elimination des composes par coagulation-floculation avec le fer, des reactions d'oxydation peuvent se produire pour certains composes ; c'est le cas du catechol, de l'hydroquinone, et de l'acide glyoxalique. L'elimination des composes par adsorption est beaucoup plus faible que celle obtenue par coagulation-floculation. En effet, pour l'acide salicylique par exemple, l'elimination par coagulation-floculation a ph 5,5 est d'environ 80 pourcent (pour un rapport molaire as/fe de 0,08), alors que l'elimination de l'acide salicylique par adsorption sur la goethite est faible voire nulle (au meme ph et pour des rapports molaires identiques). L'adsorption proprement dite ne prend qu'une faible part dans l'elimination des composes organiques par coagulation-floculation, principalement en milieu legerement acide
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Caillot, Thierry. "Synthèses microondes et caractérisation de nanoparticules associant une phase métallique M (M=Fe, FeCo, FeNi) et un oxyde de structure spinelle Fe3-xM'xO4(M'=Fe, Co, Ni, Mn, MnZn)." Dijon, 2002. http://www.theses.fr/2002DIJOS055.
Full text
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Melo, Sánchez Claudia de. "Croissance sélective de Cu2O et Cu métallique par dépôt par couche atomique sur ZnO et leur application en optoélectronique." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0040.
Full textAbstract:
Dans ce travail, après l’état de l’art et la présentation de méthodes de synthèse et d’analyse, nous présentons des résultats sur la croissance sélective de Cu2O et Cu métallique par dépôt par couche atomique (ALD) sur ZnO, ZnO dopé à l’Al (AZO) et α-Al2O3. Nous mettons en évidence la possibilité de déposer de façon sélective Cu métallique ou Cu2O, en contrôlant la température de dépôt et la conductivité ou la densité des défauts ponctuels au sein du substrat. Un procédé sélectif local de dépôt par couche atomique (AS-ALD) a été mis en évidence sur une bicouche à motifs composée de zones de ZnO de faible conductivité et de régions d’AZO de forte conductivité. De plus, l'AS-ALD permet la fabrication de nano-jonctions à base de Cu2O/ZnO /AZO/Cu, dont le comportement de jonction p-n a été confirmé par microscopie à force atomique à pointe conductrice (C-AFM). Les mécanismes liés à la croissance sélective locale sont également discutés. Dans la seconde partie de cette thèse, des nanoparticules de Cu (NP) ont été déposées par ALD sur des couches minces de ZnO. Les NP de Cu présentent une résonance plasmon de surface localisée caractérisée par ellipsométrie. La position de la bande de résonance plasmon est ajustable entre les régions visible et infrarouge du spectre électromagnétique en gérant la taille des particules et leur espacement par l’intermédiaire du temps de dépôt. Le système Cu NP/ZnO montre une photo-réponse dans le visible grâce à la génération d'électrons chauds à la surface des NP de Cu et l'injection dans la bande de conduction de ZnO. Finalement, des hétérojonctions Cu2O/ZnO semi-transparentes ont été fabriquées par ALD et pulvérisation cathodique. Les hétérojonctions présentent une photo-réponse autoalimentée sous éclairement, des temps de réponse rapides et une transparence élevée dans le visible, ce qui est prometteur pour des applications dans les domaines de l’électronique transparente, la photo-détection et le photovoltaïque<br>In this work we present the results on the selective growth of Cu2O and metallic Cu by atomic layer deposition (ALD) on ZnO, Al-doped ZnO (AZO) and α-Al2O3 substrates. It was possible to tune the deposited material (Cu or Cu2O) by controlling the deposition temperature, and the substrate conductivity/density of donor defects. An area-selective atomic layer deposition (AS-ALD) process was demonstrated on a patterned bi-layer structure composed of low-conductive ZnO, and highly-conductive AZO regions. Furthermore, the AS-ALD allows the fabrication of Cu2O/ZnO/AZO/Cu-back-electrode nanojunctions, as confirmed by conductive atomic force microscopy (C-AFM). The mechanism behind the temperature and spatial selectivities is discussed. In a second part of this thesis, Cu nanoparticles (NP) were deposited by ALD on ZnO thin films. The Cu NP exhibit a localized surface plasmon resonance, tunable from the visible to the near-infrared regions, as confirmed by spectroscopic ellipsometry. An enhanced visible photo-response was observed in the Cu NP/ZnO device thanks to the hot-electron generation at the surface of the plasmonic Cu NP and transfer into the conduction band of ZnO. Finally, semi-transparent Cu2O/ZnO heterojunctions were fabricated by ALD and reactive magnetron sputtering. The heterojunctions present a stable self-powered photo-response under 1 Sun illumination, fast response times and high transparency in the visible region, which is promising for all-oxide transparent electronics, photodetection and photovoltaics
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Saoutieff, Elise. "Elaboration de couches de protection pour interconnecteurs de piles à combustible à oxyde solide." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00606527.
Full textAbstract:
Les alliages ferritiques à base de chrome sont utilisés en tant qu'interconnecteur de pile à combustible à oxyde solide (SOFC). Ces alliages forment à haute température, sous conditions oxydantes, une double couche d'oxydes de MnCr2O4| Cr2O3. L'évaporation des espèces volatiles de chrome provenant de cette double couche d'oxydes peut entraîner l'empoisonnement de la cathode et par conséquent conduire à une dégradation des performances de la cellule SOFC. Une solution pour limiter les pertes de performances du système est d'appliquer une couche barrière contre le chrome sur l'interconnecteur. Le travail de thèse s'intéresse au développement de ces couches de protection pour un alliage ferritique commercial d'ArcelorMittal K41X. Dans un premier temps, une étude sur le comportement en corrosion de l'alliage a été réalisée. Ensuite, l'électrodéposition, de par sa simplicité et sa rapidité de mise en œuvre a permis l'identification des compositions de revêtements les plus prometteurs. Les couches formulées sont des oxydes spinelle à base de métaux de transition (Co, Mn, Cu, Ni, Fe). Enfin, les différentes compositions de couches retenues ont été déposées par in-situ et par ex-situ. En in-situ, les dépôts sont réalisés sous forme métallique, par électrodéposition (dépôt multicouches) et par pulvérisation cathodique (dépôt d'alliage). Un traitement thermique est nécessaire afin d'oxyder le dépôt métallique et de former l'oxyde spinelle jouant le rôle de couche barrière du chrome. En ex-situ la couche de protection est directement déposée sur le substrat par projection atmosphérique plasma. Les différentes couches ont été caractérisées par des analyses MEB, EDX et DRX ainsi que par des mesures de résistances spécifiques de surface ASR. Nous montrons que les couches de protection étudiées réduisent l'ASR (<50 mΩ.cm2) et inhibent la diffusion du chrome. Le travail conclut sur une étude comparative des avantages et des inconvénients des trois procédés industriels utilisés pour le dépôt d'une couche de protection.
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Bohic, Mariane. "Caractérisation de la surface de pigments traités par des polyesters acryliques." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00180831.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur le traitement de surface de pigments, d'oxyde d'aluminium, de fer et de titane par des polyesters acrylique et l'analyse des propriétés qui en résultent. Les mesures d'angle de mouillage montrent que le traitement rend les pigments plus hydrophobes. Ces traitements sont ils complets, avec un recouvrement homogène de la surface et quels sont les types de liaisons formées ? L'analyse quantitative a été menée par thermogravimétrie et spectroscopie infrarouge après traitement et lavages par différents solvants. Les résultats cohérents montrent que les molécules sont fixées sur les trois oxydes de fer, une partie des molécules seulement sur l'oxyde de titane, avec une plus faible fraction fixée sur l'alumine. Des liaisons chimiques sont détectées par spectroscopie infrarouge, assisté par un modèle de mécanique quantique. Cependant l'AFM et l'XPS montrent que le traitement de la surface n'est pas homogène, le polymère se dépose sous forme d'îlots. L'observation directe par AFM sur des plaquettes d'alumine est décisive. Elle montre que ce mode de dépôt résulte de la conformation des molécules en pelotes. Cette hétérogénéité est inhérente à la structure macromoléculaire, dont la contribution entropique empêche le dépôt planaire sur la surface. Nous préconisons l'utilisation de molécules plus petites ou une polymérisation in-situ.
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Séverin-Fabiani, Tatiana. "Imagerie de photoluminescence synchrotron pour l’étude de matériaux anciens semi-conducteurs." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS093/document.
Full textAbstract:
L'imagerie de photoluminescence synchrotron apparaît comme uneméthode particulièrement prometteuse pour l’étude de matériaux hétérogènesmêlant composés minéraux et organiques, comme ceux des sciences des matériaux anciens.Au cours de ce travail de thèse, nous avons développé le dispositif de microscopie de photoluminescence existant de la ligne DISCO du synchrotron SOLEIL afin d’identifier de nouveaux marqueurs de photoluminescence permettant de caractériser des processus physico-chimiques intervenant pendant la fabrication ou l’altération des matériaux anciens. Ces travaux ont conduit au développement d'un système de microscopie multi-spectrale optimisé. Le développement optique d'une illumination homogène, l’optimisation de la détection et la calibration radiométrique du dispositif ont mené à l’obtention d’images de photoluminescence quantitatives.Ce dispositif a été optimisé pour répondre au mieux à des problématiques archéologiques et patrimoniales avec une analyse topologique, chimique et des structures électronique et cristalline. Ces nouveaux développements ont été testés dans le cadre de systèmes d’étude réels composés de semi-conducteurs à grand gap. En étudiant des pigments d’artiste historiques composés d’oxyde de zinc (ZnO), nous montrons que les propriétés de photoluminescence du ZnO permettent de discriminer des pigments homogènes à macro-échelle, par l’hétérogénéité de photoluminescence à micro-échelle. Deux artefacts archéologiques en alliage de cuivre et un résidu en bronze ont été étudiés. L’étude en particulier du Cu2O en microscopie de photoluminescence multi-spectrale a mis en évidence l’apport de l’analyse par photoluminescence pour reconstruire la chaîne opératoire de métallurgie et apporter de nouvelles informations dans la compréhension des processus d’altération.Ces travaux ont démontré le potentiel de cette nouvelle méthodologie etl’intérêt de développer une telle approche au champ d’application desmatériaux anciens, matériaux présentant une forte hétérogénéité sur plusieurséchelles successives<br>Synchrotron photoluminescence imaging has emerged as a promisingmethod to study heterogeneous materials,composed of inorganic and organic compounds as those in ancient materials sciences.During this Ph.D., we have further developed the existing photoluminescencemicroscopy set-up of the DISCO beamline at the SOLEIL synchrotron, to identify new photoluminescence markers that allow characterizing physico-chemical processes taking place during the manufacturing or alteration processes of ancient materials. This work led to the development of an optimized multi-spectral microscopy set-up. The optical development of an homogeneous illumination, the optimisation of detection and the radiometric calibration of the set-up led to quantitative photoluminescence images. This set-up has been optimized to respond at best to archaeological and cultural heritage questions with a topological, chemical, electronic and crystalline analysis. Those new instrumental developments were tested on real systems made of wide-bandgap semiconductors. By studying historical artists' pigments composed of zinc oxide (ZnO), we have shown that the photoluminescence properties allow discriminating homogeneous pigments at macro-scale from the heterogeneity oh the photoluminescence response at the grain scale. Two copperbasedarchaeological artefacts and a bronze slag were studied. Particularly, the study of cuprous oxide (Cu2O) pointed out the considerable interest of multi-spectral photoluminescence analysis to retrieve the operational sequence of metallurgy and to provide new information for a better understanding of alteration processes.This work demonstrated the potential of this new methodology and the interest to develop such a method for ancient materials, that are characterized by a strong heterogeneity at successive scales
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Yoboue, N'Goran Pamela. "Etude technologique pour l'amélioration des performances d'un capteur de gaz à oxyde métallique: développement d'une plateforme chauffante haute température et intégration de couche sensible nanostructurée." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00509149.
Full textAbstract:
Avec les préoccupations actuelles de protection de l'environnement et des personnes, le développement des capteurs de gaz à base d'oxyde métallique connait un essor grandissant. Force est de constater que les capteurs commercialisés aujourd'hui présentent des performances mitigées avec une température de fonctionnement limitée à 450°C. Malgré une sensibilité intéressante avec des seuils de détection autour de quelques ppm, ils présentent une faible sélectivité et de grandes instabilités; ce qui limite leur utilisation à de simples détecteurs. Ces imperfections sont d'ailleurs le moteur de nombreux travaux de recherche notamment sur le développement de nouveaux matériaux de détection mais aussi de nouveaux transducteurs. Le but de cette thèse est de prouver qu'il est possible de bien améliorer les performances de ces capteurs à oxydes métalliques notamment sur les aspects consommation, stabilité mécanique et électrothermique. Pour cela notre travail a consisté dans un premier temps à redéfinir un nouveau design puis à optimiser les procédés technologiques pour réaliser des plateformes chauffantes "haute-température". Nous avons réussi à développer une structure capable de fonctionner jusqu'à 600°C avec une puissance convenable (<80mW) et une remarquable stabilité mécanique et électrique. Ensuite nous avons travaillé sur l'optimisation du procédé jet d'encre comme nouvelle technique d'intégration de couche sensible beaucoup plus robuste et reproductible que les techniques de dépôt actuelles. Les premiers essais ont été effectués avec du ZnO nanoparticulaire et ont montré des résultats prometteurs notamment pour l'intégration de différents matériaux d'un futur multicapteur.
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Favard, Alexandre. "Multicapteurs intégrés pour la détection des BTEX." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0123/document.
Full textAbstract:
La qualité de l’air extérieur (QAE) a fait l’objet d’une législation dès 1996 avec la loi LAURE. Depuis 2008, la directive européenne 2008/50/CE a instauré des obligations de mesure et de seuils à ne pas dépasser pour certains polluants à l’échelle européenne. Selon de nombreuses données toxicologiques et épidémiologiques, la pollution de l’air est à l’origine d’insuffisances respiratoires, d’asthme, de maladies cardiovasculaires et de cancers.Les composés organiques volatils (COV) et notamment le benzène, le toluène, l’ethylbenzène et les xylènes (les composés BTEX) sont des polluants avérés et participent grandement à la dégradation de la qualité de l’air intérieur et extérieur. Ce travail de thèse a concerné la réalisation d’un multicapteur de gaz à base d’oxyde métallique pour la détection de traces de BTEX dans le cadre du projet SMARTY (SMart AiR qualiTY). Un système de caractérisation électrique complet a été conçu et mise au point pour la détection de très faibles concentrations de BTEX (le ppb). Après une étude bibliographique, plusieurs matériaux ont été sélectionnés (WO3, ZnO, SnO2). Les caractérisations électriques des couches sensibles sélectionnées ont été effectuées sous air sec et sous différents taux d’humidité en présence de BTEX et de gaz interférents (NO2, CO2). Le WO3 a montré les meilleures performances en présence d’humidité et a été choisi pour le transfert de technologie qui accompagne les nouveaux transducteurs brevetés AMU. Le multicapteur à base de WO3 a montré une détection limite de 1 ppb sous 50% d’humidité relative et a permis de détecter et de quantifier de manière efficace les BTEX<br>Outdoor air quality is subjected to the law LAURE since 1996. In 2008, the european directive 2008/50/EC introduced measurement requirements and thresholds that should not be exceeded for certain pollutants on a european scale. According to several toxicological and epidemiological studies, air pollution causes respiratory failure, asthma, cardiovascular diseases and cancers. In Europe, air pollution is responsible for more than 300 000 early deaths a year.Volatile organic compounds (VOCs), particularly benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes (BTEX compounds) are proven pollutants and play a major role in the degradation of indoor and outdoor air quality. This thesis is dedicated to the development of a metal oxide based multi-gas sensor for the detection of traces of BTEX within the framework of the SMARTY project (SMart AiR qualiTY). A complete electrical characterization system was designed and implemented for the detection of sub-ppm concentrations of BTEX.Based on the state-of-art, several materials were selected (WO3, ZnO, SnO2). The electrical characterizations of the selected sensitive layers were carried out under dry air and under different humidity levels in the presence of BTEX and interfering gases (NO2, CO2). Tungsten oxide (WO3) exhibits the best performance in the presence of moisture and is chosen for the technology transfer that accompanies the new patented AMU transducers. The WO3-based multi-sensor has a lower limit of detection (LOD) of 1 ppb at 50% relative humidity and effectively detects and quantifies BTEX
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Sendi, Aymen. "Nez électronique communicant pour le contrôle de la qualité de l'air intérieur." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30245.
Full textAbstract:
La mesure de la qualité de l'air intérieur est un besoin relativement récent. Les êtres humains passent plus de 90 % de leurs temps dans un environnement fermé (pièce intérieure) qui contient plusieurs polluants gazeux. L'existence de tels contaminants gazeux dans l'air intérieur d'une pièce fermée ainsi que l'exposition à court ou à long terme à ces polluants peuvent provoquer des problèmes respiratoires et plusieurs maladies chroniques. Des études montrent que la qualité de l'air intérieur a un impact direct sur le bien-être et la productivité d'une part et sur la santé à plus long terme, d'autre part. Les COVs (composés organiques volatils) sont une classe importante de ces polluants, comme l'acétaldéhyde et le formaldéhyde provenant de matériaux utilisés dans l'aménagement intérieur (équipements informatiques, mobilier, peintures, tissu! s, sols...). Nous trouvons aussi des contaminants comme le CO2 provenant de l'utilisation intensive et d'une mauvaise aération des locaux, ainsi que le CO, et le NO2 issus de la pollution urbaine. Les bureaux, les salles de réunions, les salles de classes et les salles de travaux pratiques dans les milieux universitaires ou/et scolaires sont donc potentiellement pollués. Dans une pièce densément occupée et mal aérée la mesure du taux de COV/CO2 peut dépasser les seuils règlementaires. Ces polluants gazeux dans l'air à des concentrations importantes, faute d'une ventilation suffisante et d'un contrôle de la qualité de l'air, peut provoquer des somnolences et diminution de la productivité. La mesure et la surveillance de la qualité de l'air intérieur est donc indispensable pour assurer une meilleure qualité de vie dans les espaces de travail. Cette thèse est réalisée dans le cadre du GIS (groupement d'intérêt scientifique) neOCampus, porté par l'université Paul Sabatier et dédié au développement d'un campus innovant, connecté et durable pour une meilleure qualité de vie des usagers. Nous nous sommes intéressés au développement de micro-capteurs de gaz MOS (capteurs à oxydes métalliques) et à leur pilotage pour la surveillance de la qualité de l'air intérieur dans les bureaux, les salles de classes et les salles de réunions. L'objectif de cette étude est de suivre ces niveaux de pollution pour les corriger par des mesures d'aération des locaux. La prise de décision concernant l'action de correction de qualité de l'air est une étape essentielle du processus. Citons par exemple : la régulation de la ventilation dans une pièce en cas de dépassement du seuil autorisé pour les polluants identifiés. Dans le cadre de ces travaux, nous avons réalisé des prototypes de multi-capteurs de gaz miniaturisés et intégrés avec leur carte électronique dans une pièce témoin et capables de détecter des niveaux de pollution de l'air intérieur. [...]<br>Measuring indoor air quality is a relatively recent need. Humans spend more than 90% of their time in a closed environment that contains several gaseous pollutants. The existence of such gaseous contaminants in the indoor air as well as short or long term exposure to these pollutants can causes many respiratory problems and several chronic diseases. Studies show that the indoor air quality has an impact on well-being and productivity. VOCs (volatile organic compounds) such as acetaldehyde and formaldehyde are strongly presented in indoor air. This type of pollutants come from materials used in interior design (computer equipment, furniture, paints, fabrics, floors, etc.). We can also found in close envirements many others contaminants such as CO2, CO, and NO2 which come from urban pollution, intensive use of location and poor ventilation. Offices, meeting rooms, classrooms and practical work rooms in universities and / or schools are therefore potentially polluted. In a densely occupied and poorly ventilated room, the measurement of the VOC/CO2 rate may exceed the regulatory thresholds. These gaseous pollutants in the air in high concentrations, due to lack of sufficient ventilation and air quality control, can cause drowsiness and decreased productivity. Measuring and monitoring indoor air quality is therefore essential to ensure a better quality life in workspaces. This thesis is being carried out within the framework of the neOCampus GIS (scientific interest group), led by Paul Sabatier University and dedicated to the development of an innovative, connected and sustainable campus for a better quality life for users. We are interested by the development of micro-gas sensors MOS (metal oxide sensors) and the indoor air quality monitoring in offices, classrooms and meeting rooms. The objective of this study is to control these pollution levels in order to correct them through measures to ventilate the premises. Making a decision about how to correct air quality is an essential step in the process. For example: regulating ventilation in a room if the authorized threshold is exceeded for the identified pollutants. As part of this work, we produced prototypes of miniaturized multi-gas sensors integrated with their electronic card in a witness room and capable of detecting levels of indoor air pollution. These prototypes include a multi-sensor cell (with 4 independent cells), proximity electronics allowing the control and recovery of data from these cells, an IOT (internet of things) type communication module based on the LoRA protocol allowing send to the "Cloud NeoCampus", remotely and wirelessly, an indoor air quality status signal. This multi-sensor is based on semiconductor sensors based on nanostructured metal oxides synthesized at the LCC (coordination chemistry laboratory). [...]
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Favard, Alexandre. "Multicapteurs intégrés pour la détection des BTEX." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0123.
Full textAbstract:
La qualité de l’air extérieur (QAE) a fait l’objet d’une législation dès 1996 avec la loi LAURE. Depuis 2008, la directive européenne 2008/50/CE a instauré des obligations de mesure et de seuils à ne pas dépasser pour certains polluants à l’échelle européenne. Selon de nombreuses données toxicologiques et épidémiologiques, la pollution de l’air est à l’origine d’insuffisances respiratoires, d’asthme, de maladies cardiovasculaires et de cancers.Les composés organiques volatils (COV) et notamment le benzène, le toluène, l’ethylbenzène et les xylènes (les composés BTEX) sont des polluants avérés et participent grandement à la dégradation de la qualité de l’air intérieur et extérieur. Ce travail de thèse a concerné la réalisation d’un multicapteur de gaz à base d’oxyde métallique pour la détection de traces de BTEX dans le cadre du projet SMARTY (SMart AiR qualiTY). Un système de caractérisation électrique complet a été conçu et mise au point pour la détection de très faibles concentrations de BTEX (le ppb). Après une étude bibliographique, plusieurs matériaux ont été sélectionnés (WO3, ZnO, SnO2). Les caractérisations électriques des couches sensibles sélectionnées ont été effectuées sous air sec et sous différents taux d’humidité en présence de BTEX et de gaz interférents (NO2, CO2). Le WO3 a montré les meilleures performances en présence d’humidité et a été choisi pour le transfert de technologie qui accompagne les nouveaux transducteurs brevetés AMU. Le multicapteur à base de WO3 a montré une détection limite de 1 ppb sous 50% d’humidité relative et a permis de détecter et de quantifier de manière efficace les BTEX<br>Outdoor air quality is subjected to the law LAURE since 1996. In 2008, the european directive 2008/50/EC introduced measurement requirements and thresholds that should not be exceeded for certain pollutants on a european scale. According to several toxicological and epidemiological studies, air pollution causes respiratory failure, asthma, cardiovascular diseases and cancers. In Europe, air pollution is responsible for more than 300 000 early deaths a year.Volatile organic compounds (VOCs), particularly benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes (BTEX compounds) are proven pollutants and play a major role in the degradation of indoor and outdoor air quality. This thesis is dedicated to the development of a metal oxide based multi-gas sensor for the detection of traces of BTEX within the framework of the SMARTY project (SMart AiR qualiTY). A complete electrical characterization system was designed and implemented for the detection of sub-ppm concentrations of BTEX.Based on the state-of-art, several materials were selected (WO3, ZnO, SnO2). The electrical characterizations of the selected sensitive layers were carried out under dry air and under different humidity levels in the presence of BTEX and interfering gases (NO2, CO2). Tungsten oxide (WO3) exhibits the best performance in the presence of moisture and is chosen for the technology transfer that accompanies the new patented AMU transducers. The WO3-based multi-sensor has a lower limit of detection (LOD) of 1 ppb at 50% relative humidity and effectively detects and quantifies BTEX
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Vono, Lucas Lucchiari Ribeiro. "Elaboration de catalyseurs supportés par dépôt de nanoparticules métalliques sur des composites magnétiques contenant de la silice, de l'oxyde de cérium et de l'oxyde de titane." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30026/document.
Full textAbstract:
La séparation magnétique a reçu beaucoup d'attention en tant que technologie de séparation de catalyseurs solides, très efficace et rapide. De nombreuses études ont porté sur l'immobilisation de systèmes catalytiques actifs sur un support magnétique afin de les séparer par la simple application d'un aimant. Cependant, le développement de supports magnétiques s'avère limité à des nanoparticules (NPs) magnétiques encapsulées dans une silice, un polymère ou du carbone. La conception de nanocomposites magnétiques incorporant d'autres oxydes est donc intéressante afin d'élargir l'application de cette technologie de séparation dans le domaine de la catalyse. Dans ce contexte, des études de stabilité thermique ont été menées sur magnétite revêtue de silice (Fe3O4@SiO2) pour évaluer la possibilité de la calciner sans perdre les propriétés magnétiques du support. La calcination permettrait le dépôt de différents oxydes sur la surface de la silice, tels que l'oxyde de cérium et l'oxyde de titane. Il a été observé que le matériau Fe3O4@SiO2 calciné a conservé sa morphologie core-shell et ses propriétés magnétiques, tandis que sa surface spécifique at a augmenté de 6 odres de grandeur. Un processus a pu être développé pour le dépôt d'oxyde de cérium et d'oxyde de titane sur Fe3O4@SiO2. Des nanocatalyseurs aisément récupérables par séparation magnétique à base de Rh, Pd et Ru ont pu être préparés en utilisant ces supports de silice modifiés par dépôt de CeO2 et TiO2. Ces nanocatalyseurs obtenus ont été évalués en catalyse d'hydrogénation du cyclohexène, du benzène ou du phénol. L'étude de l'influence de chaque support sur l'activité catalytique des nanocatalyseurs a consitué l'objectif principal de cette thèse. Le dépôt des nanoparticules métalliques sur les supports pour l'obtention des catalyseurs actifs a été réalisé par deux approches différentes: l'imprégnation et l'immobilisation de sols contenant des NP métalliques préformées. Quant aux NPs métalliques colloïdales, elles ont été préparées par réduction de sels métalliques et par la décomposition de complexes organométalliques précurseurs. Des catalyseurs de rhodium préparés par imprégnation de rhodium (III) chlorure et réduction avec H2 ont montré des problèmes de reproductibilité qui ont été contournés en utilisant NaBH4 ou l'hydrazine comme agents réducteurs. La préparation des catalyseurs par l'immobilisation des NP colloïdales s'est avérée une alternative intéressante pour obtenir des catalyseurs très actifs de façon reproductible. Des nanoparticules de Pd, Rh et Ru ont été préparées par l'approche organométallique et immobilisées sur les supports Fe3O4@SiO2 calciné, Fe3O4@SiO2CeO2 et Fe3O4@SiO2TiO2. L'élimination de l'agent stabilisant pour les NPs de Rh déposées sur Fe3O4@SiO2CeO2 semble conduire à un état de surface différent comparativement aux autres supports car ce catalyseur s'est montré le plus actif vis-à-vis de l'hydrogénation du cyclohexène (TOF 125 000 h-1). Les catalyseurs à base de Rh, Pd et Ru ont été utilisées pour l'hydrogénation de phénol. Le palladium s'est avéré le catalyseur le plus sélectif envers la cyclohexanone, quel que soit le support utilisé. La formation de cyclohexanol a été renforcée avec le support fonctionnalisé par l'oxyde de titane et la production de cyclohexane par hydrodéoxygénation a eu lieu principalement avec le support de silice<br>Magnetic separation has received a lot of attention as a robust, highly efficient and rapid catalyst separation technology. Many studies have focused on the immobilization of catalytic active species, but the development of magnetic supports has been limited to silica, polymer or carbon-coated magnetic nanoparticles (NPs). The design of magnetic nanocomposites and the incorporation of other oxides are thus highly welcome to broaden the application of this separation technology in the field of catalysis. In this context, studies of the thermal stability of silica coated magnetite (Fe3O4@SiO2) were performed to evaluate the possibility of calcining it without losing the magnetic properties of the support. The calcination would permit the deposition of different oxides on the silica surface, such as ceria and titania. The calcined Fe3O4@SiO2 material preserved its core-shell morphology and magnetic properties, and increased its surface area six times. A post-coating process was developed for the deposition of ceria and titania on Fe3O4@SiO2. Magnetically recoverable Rh, Pd and Ru nanocatalysts were prepared on the surface of the magnetic supports. The obtained catalysts were employed in hydrogenation of cyclohexene, benzene or phenol and the study of the influence of each support on the catalytic activity was the main objective of this thesis. For the deposition of the metallic nanoparticles on the supports in order to obtain the active catalysts two different approaches were followed: the impregnation and the sol immobilization of pre-formed metal NPs. Concerning the synthesis of the colloidal metal NPs, they were prepared either by reduction of metal salts or by decomposition of organometallic complexes. Rhodium catalysts prepared by impregnation of rhodium(III) chloride and reduction with H2 showed some reproducibility issues that were surpassed by using NaBH4 or hydrazine as reducing agents. The preparation of catalysts by the immobilization of colloidal NPs is an interesting alternative to obtain reproducible and very active catalysts. Nanoparticles of Pd, Rh and Ru were prepared by an organometallic approach and immobilized on calcined Fe3O4@SiO2, Fe3O4@SiO2CeO2 and Fe3O4@SiO2TiO2. The elimination of Rh stabilizing agent over ceria support appears to be different than in other supports and was the most active catalyst in the hydrogenation of cyclohexene (TOF 125,000 h-1). The Rh, Pd and Ru catalysts were employed in the hydrogenation of phenol. Palladium was the most selective catalyst to cyclohexanone, no matter the support used. The formation of cyclohexanol is enhanced in the support with titania and the hydrodeoxygenation to produce cyclohexane occurred mainly in the support with silica
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Dufour, Nicolas. "Conception et réalisation d'un multicapteur de gaz intégré à base de plateformes chauffantes sur silicium et de couches sensibles à oxyde métallique pour le contrôle de la qualité de l'air habitacle." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00956669.
Full textAbstract:
De nombreuses études récentes ont montré la présence de quantités élevées de polluants à l'intérieur de l'habitacle automobile. La solution proposée pour pallier ce problème est l'élaboration d'un capteur de gaz capable de détecter les polluants pénétrant à l'intérieur du véhicule, engendrant la fermeture des volets d'aération lors de l'observation d'un pic de pollution. Les micro-capteurs chimiques à oxydes métalliques sont les meilleurs candidats pour résoudre cette problématique : ils présentent une grande sensibilité à de nombreux gaz, des temps de réponse rapides, et leur coût de production est faible. Leur principal défaut est un manque de sélectivité. Les travaux de recherches effectués ont consisté à mettre au point un micro-dispositif intégrant un réseau multicapteur de gaz à détection conductimétrique : sur une même puce micro-usinée en silicium sont intégrées plusieurs couches sensibles différentes, visant à détecter sélectivement plusieurs gaz : le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde d'azote (NO2), l'ammoniac (NH3), l'acétaldéhyde (C2H4O) et le sulfure d'hydrogène (H2S). Pour se faire, trois axes d'études principaux se sont dégagés. La première partie de cette étude s'est portée sur la conception des micro-plateformes chauffantes à l'aide d'un outil de simulations numériques multiphysiques, pour optimiser, d'une part leur structure et leur géométrie afin d'atteindre les performances thermiques escomptées (optimisation du rendement thermoélectrique et minimisation d'interaction d'une cellule à l'autre), et d'autre part les performances thermomécaniques compte tenu de la possibilité d'utiliser un mode de fonctionnement des capteurs en transitoires thermiques rapides. Le modèle obtenu a été validé par comparaison à des mesures physiques. Celui-ci nous a permis d'améliorer le comportement thermique à la surface de la membrane et de réduire les coûts de fabrication en simplifiant le design. La fabrication en centrale technologique de la plateforme multicapteurs a ensuite été réalisée en tenant compte des améliorations proposées par la modélisation. Une étude spécifique sur l'intégration dans le procédé d'une technique industrielle des dépôts des matériaux sensibles par jet d'encre a été menée. Nous avons ainsi mis au point une méthode permettant de déposer rapidement et à bas coûts plusieurs couches sensibles (ZnO, CuO et SnO2) sur une même structure de détection. Enfin, nous avons procédé à l'élaboration d'un système décisionnel, comprenant deux éléments : la mise au point d'un profil optimisé de contrôle des résistances chauffantes et sensibles permettant d'améliorer la sensibilité, la sélectivité et la stabilité, et une analyse multivariée des données. Il a de ce fait été possible de détecter sélectivement la plupart des gaz ciblés (seuls et mélangés) à de faibles concentrations (0,2 ppm de NO2, 2 ppm de C2H4O, 5 ppm de NH3 et 100 ppm de CO).
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Yeh, Chun-Cheng. "ZnO micro- and nanostructures from Deep-UV photosensitive solutions for electronic and magnetic applications." Thesis, Mulhouse, 2017. http://www.theses.fr/2017MULH1359/document.
Full textAbstract:
Ce travail a consisté à mettre au point et étudier des formulations à base d’un précurseur photosensible de Zn (Zinc méthacrylate, ZnMAA). Déposé sous forme de film mince, ce précurseur peut être réticulé par une irradiation dans l’UV profond (193 nm). Il est montré que la réticulation est la conséquence d’une décomposition photoinduite partielle des précurseurs, qui provoque des réactions de condensations, conduisant à la formation du réseau Zn-O-Zn. Cette réaction a été caractérisée par spectroscopie FTIR, XPS et ellipsométrie (chapitre III). Il est montré qu’elle est partielle mais efficace pour conférer au matériau un caractère de résine à tonalité négative, pouvant être utilisée en écriture laser directe. Des structures submicrométriques ont été préparées avec cette résine. Les différentes étapes du procédé de photolithographie sont discutées dans le chapitre IV. En particulier, l’étape de recuit thermique pour obtenir un matériau ZnO est étudiée pour expliquer son impact sur la géométrie des structures obtenues. Le matériau ZnO structuré par cette voie est utilisé enfin pour fabriquer des dispositifs : transistor, capteur de gaz, réseau à propriétés magnétiques, prouvant l’intérêt de cette approche de microstructuration basée sur un matériau préparé par voie liquide<br>In this thesis, an in-depth investigation to the photosensitive zinc methacrylate (ZnMAA) precursor was made. Zinc methacrylate can be crosslinked under DUV (193 nm) irradiation. The photo-induced solidification is attributed to the partial decomposition of the ZnMAA complex, which gives rise to the following hydrolysis-condensation reactions and the formation of Zn-O-Zn networks. The bonding variation and decomposition of organic species caused by DUV irradiation were carefully investigated by FTIR, XPS and ellipsometry and discussed in Chapter III. DUV irradiation provokes clivage of MAA ligands from zinc cations. However, the intensity of MAA ligands can only be reduced to ~2/3 of its initial intensity regardless the extension of irradiation time, implying only a small amount oxide network can be induced by DUV irradiation. The small amount of Zn-O-Zn networks inside the photo-irradiated regions can effectively decrease the solubility of photo-irradiated regions in polar solvents, which makes ZnMAA precursor just like a negative tone resist and able to be patterned into two-dimensional structures by DUV lithography. Due to good photosensitivity to DUV light (193 nm), the dimension of DUV-patterned ZnMAA structures can be decreased to sub-micro by using binary masks and the effects of each pattering step including (i) DUV exposure, (ii) prebaking and (iii) development on the size and shape of DUV-patterned ZnMAA structures are discussed in Chapter IV. In order to fabricate nanoscale ZnMAA structures, a home-made DUV interference system was used to pattern ZnMAA precursor and 300 nm periodic lines were successfully made. Applications as TFT transistor, gaz sensor and magnetic materials are shown
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Simon-deckers, Angélique. "Effets biologiques de nanoparticules manufacturées : influence de leurs caractéristiques." Phd thesis, AgroParisTech, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004918.
Full textAbstract:
A l'aube du XXIème siècle, les nanosciences et nanotechnologies promettent des progrès remarquables dans de nombreux domaines, mais soulèvent aussi de nombreuses inquiétudes en particulier au sujet de leurs effets sur la santé humaine et l'environnement. Cette étude a pour objectif d'apporter des éléments de réponse à la compréhension de la nature et de l'origine des effets biologiques de nanoparticules manufacturées : les oxydes de titane et les nanotubes de carbone. Pour cela les effets sur la viabilité cellulaire, la localisation cellulaire et la capacité à provoquer un stress oxydant, d'un panel de ces nanoparticules caractérisées de façon poussée ont été regardés in vitro sur deux modèles cellulaires : les cellules alvéolaires humaines A549 permettant de se placer dans un contexte d'exposition de l'homme par voie respiratoire et les bactéries Escherichia coli MG1655 et Cupriavidus metallidurans CH34 permettant de se placer dans un contexte de contamination environnementale. Il apparaît que les nanoparticules étudiées ne sont pas inertes pour ces différents modèles et que la nature et l'intensité des effets observés dépendent non seulement du modèle mais surtout des conditions d'exposition et des caractéristiques physicochimiques des nanoparticules qui pour certaines ont pu être identifiées comme prépondérantes.
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Kiskira, Kyriaki. "Nitrate removal and Fe(III) recovery through Fe(II)-driven denitrification with different microbial cultures." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1040/document.
Full textAbstract:
La dénitrification autotrophe utilisant le fer Ferreux est un bioprocédé innovant pour l'élimination des nitrates, en même temps que l'oxydation du fer dans les eaux usées. Les dénitrifiants chimio-autotrophes convertissent le nitrate en azote gazeux et l'oxydation du Fe(II) conduit à la production de précipités de fer ferrique qui peuvent ensuite être enlevés et récupérés. La possibilité de maintenir une dénitrification autotrophe avec le fer ferreux en utilisant une culture mixte de Thiobacillus, un inoculum de boue activée et des cultures pures de la souche Pseudogulbenkiania 2002 et de T. denitrificans dans différentes conditions de pH et d'EDTA:Fe(II) a été initialement étudiée dans des essais biologiques par lots. Des ratios plus faibles d’EDTA:Fe(II) se traduisent par une efficacité et des taux d'élimination des nitrates plus élevés. La culture mixte de Thiobacillus présente le taux d'élimination de nitrate le plus élevé, égal à 1.18 mM•(g VSS•d)-1.Par la suite, la culture mixte de Thiobacillus a été ensemencée dans deux réacteurs à lit tassé à flux montant identiques. Les deux réacteurs (réacteur 1 et 2) ont reçu respectivement 120 et 60 mg / L de nitrate et une alimentation différente de Fe (II) afin de respecter un rapport molaire Fe(II):NO3- de 5:1. L’EDTA a été supplémenté à un rapport molaire EDTA:Fe(II) de 0,5:1. Le pH, le TRH et la température étaient de 6,5-7,0, 31 h et 22 ± 2 ° C. Dans le réacteur 1, le TRH a été raccourci de 31 à 24 h et la concentration de NO3- a été maintenue stable à 250 mg / L. Inversement, le réacteur 2 a été mis en fonctionnement avec un TRH décroissant et une concentration de NO3- en alimentation, maintenant ainsi un taux de charge de NO3- stable. Après environ 80 jours d'incubation, l'élimination des nitrates était de 88% dans le réacteur 1 pour un THR de 31 h. L'élimination de nitrates la plus élevée obtenue dans le réacteur 2 était de 80%. Une diminution du TRH de 31 à 24 h n'a pas affecté l'élimination du nitrate dans le réacteur 1, alors que dans le réacteur 2 l'élimination du nitrate a diminué à 64%.De plus, l'influence des métaux lourds (Ni, Cu, Zn) sur la dénitrification autotrophe utilisant du fer ferreux a été évaluée dans des essais biologiques discontinus, en utilisant les mêmes quatre cultures microbiennes différentes. L'efficacité et les taux d'élimination des nitrates les plus élevés ont été obtenus avec la culture mixte dominante de Thiobacillus, alors que la souche Pseudogulbenkiania de 2002 était la moins efficace. Cu s'est avéré être le métal le plus inhibiteur pour les cultures mixtes. Un impact plus faible a été observé lorsque le Zn a été ajouté. Le Ni présentait l'effet inhibiteur le plus faible. Une sensibilité plus élevée à la toxicité des métaux a été observée pour les cultures pures. Enfin, la caractérisation minérale des précipités obtenus pour les expériences avec du Cu, Ni et Zn a été étudiée. Chez les témoins abiotiques, l'oxydation chimique du Fe (II) a entraîné la formation d'hématite. Un mélange de différents (hydro)oxides de Fe(III) a été observé pour toutes les cultures microbiennes, et en particulier : i) un mélange d'hématite, d'akaganéite et / ou de ferrihydrite a été observé dans les précipités des expériences réalisées avec la culture mixte dominée par la présence de Thiobacillus; ii) en plus d'hématite, de l'akaganeite et / ou de la ferrihydrite, la maghémite a été identifiée lorsque la culture pure de T. denitrificans a été utilisée; iii) l'utilisation de la culture pure de la souche Pseudogulbenkiania 2002 a entraîné la formation d'hématite et de maghémite; enfin, l'enrichissement en boues activées a permis la production d'hématite et de magnétite en plus de la maghémite. Aucune différence concernant la minéralogie des précipités n'a été observée avec l'addition de Cu, alors que l'addition de Ni et de Zn a probablement stimulé la formation de maghémite. Une caractérisation minérale supplémentaire est cependant nécessaire<br>Ferrous iron mediated autotrophic denitrification is an innovative bioprocess for nitrate removal, simultaneously with iron oxidation in wastewaters. Chemoautotrophic denitrifiers convert nitrate to nitrogen gas and Fe(II) oxidation results in the production of ferric iron precipitates that can be subsequently removed and recovered. The feasibility of maintaining Fe(II)-mediated autotrophic denitrification with a Thiobacillus mixed culture, an activated sludge inoculum and pure cultures of Pseudogulbenkiania strain 2002 and T. denitrificans under different pH and EDTA:Fe(II) conditions was initially investigated in batch bioassays. Lower EDTA: Fe(II) ratios resulted in higher nitrate removal efficiency and rates. The Thiobacillus mixed culture resulted in the highest specific nitrate removal rate, equal to 1.18 mM•(g VSS•d)-1.Subsequently, the Thiobacillus mixed culture was seeded in two identical up-flow packed bed reactors. The two reactors (reactor 1 and 2) were fed with 120 and 60 mg/L of nitrate, respectively, and a different Fe(II) feed in order to respect a molar ratio Fe(II):NO3- 5:1. EDTA was supplemented at a EDTA:Fe(II) molar ratio 0.5:1. The pH, HRT and temperature were 6.5-7.0, 31 h and 22±2°C. In reactor 1, HRT was shortened from 31 to 24 h and NO3- concentration was maintained stable at 250 mg/L. Conversely, reactor 2 was operated with decreasing HRT and feed NO3- concentration, thus maintaining a stable NO3- loading rate. After approximately 80 d of incubation, nitrate removal was 88% in reactor 1 at HRT of 31 h. The highest nitrate removal achieved in reactor 2 was 80%. A HRT decrease from 31 to 24 h did not affect nitrate removal in reactor 1, whereas nitrate removal decreased to 64% in reactor 2.Moreover, the influence of heavy metals (Ni, Cu, Zn) on Fe(II)-mediated autotrophic denitrification was assessed in batch bioassays. The highest nitrate removal efficiency and rates were achieved with the Thiobacillus-dominated mixed culture, whereas Pseudogulbenkiania strain 2002 was the least effective. Cu showed to be the most inhibitory metal for mixed cultures. A lower impact was observed when Zn was supplemented. Ni showed the lowest inhibitory effect. A higher sensitivity to metal toxicity was observed for the pure cultures. Finally, the mineral characterization of the precipitates obtained in the experiments with Cu, Ni and Zn was investigated. In abiotic controls, the chemical Fe(II) oxidation resulted in hematite formation. A mixture of different Fe(III) (hydr)oxides was observed with all microbial cultures, and in particular: i) a mixture of hematite, akaganeite and/or ferrihydrite was observed in the precipitates of the experiments carried out with the Thiobacillus-dominated mixed culture; ii) on top of hematite, akaganeite and/or ferrihydrite, maghemite was identified when the T.denitrificans pure culture was used; iii) the use of the pure culture of Pseudogulbenkiania strain 2002 resulted in hematite and maghemite formation; finally, the activated sludge enrichment allowed the production of hematite and magnetite besides maghemite. No difference in the mineralogy of the precipitates was observed with the addition of Cu, whereas the addition of Ni and Zn likely stimulated the formation of maghemite. Further mineral characterization is however required
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Haidar, Fatima. "Nanostructures 2D et supports d’oxydes métalliques pour des cathodes de piles à combustible à faible teneur en platine." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTS121.
Full textAbstract:
Les piles à combustible à membrane échangeuse de protons sont des dispositifs de conversion de l’énergie propre et efficace. Les gammes de puissance accessibles permettent leur utilisation dans le domaine de transport et des applications stationnaires. Il existe deux verrous technologiques à lever pour le déploiement de la cathode:i) Diminution de la quantité de platine dans le catalyseur.ii) l'amélioration de la stabilité du support de catalyseur à haut potentiel. Dans ce travail, nous présentons deux stratégies qui permettent de faire face à ces problématiques et améliorer les performances et la durabilité des cathodes: développer de nouveaux électrocatalyseurs à très faible quantité de platine et des supports à base de matériaux résistants à la corrosion.Afin de réduire la quantité de platine dans le catalyseur, nous avons développé des nanostructures fines de platine, qui permettent une exploitation électrocatalytique maximale et une quantité minimale de métal noble. Pour atteindre cet objectif, nous avons utilisé une méthode électrochimique basée sur le dépôt sous potentiel et le déplacement galvanique. Les nanostructures fines déposées sur le substrat modèle ont été caractérisées électrochimiquement ainsi que par des techniques microscopiques et d'analyse élémentaire.Pour réaliser un support résistant à la corrosion, notre approche a consisté en le remplacement du carbone noir conventionnel par un matériau conducteur d’oxyde d'étain dopé. Les matériaux à base de SnO2 ont démontré leur efficacité comme support électrochimique stable mais également efficace pour la réaction de réduction de l'oxygène. Dans cette étude, l’oxyde d’étain dopé au tantale a été préparé par électrofilage suivi d'une étape de calcination, permettent ainsi d’obtenir des fibres de morphologie tubulaires. Ces fibres ont été utilisées comme support de nanoparticules de platine préparées par la méthode de polyol assistée par micro-ondes, puis caractérisées pour leurs propriétés physico-chimiques et électrocatalytiques. En particulier, la stabilité aux cyclage en potentiel a été évaluée par analyse électrochimique ex situ. La possibilité d’associer l'électrocatalyseur à surface étendue avec les supports résistants à la corrosion pour obtenir des cathodes actives et durables est en cours<br>Proton exchange membrane fuel cells are clean and efficient energy converters. Their accessible power ranges allow their use in the field of transport or stationary applications. Two main challenges concern the cathode deployment:i) The reduction of the amount of low abundant platinum group metal in the catalyst.ii) The enhancement of stability of the catalyst support at high voltage.In this work we present two strategies to address these challenges and improve performance and durability of the cathodes: developing novel ultra-low loaded platinum electrocatalysts and corrosion resistant support materials.To reduce noble metal amount in the catalyst, we developed platinum thin films, which allow maximal electrocatalytic exploitation thus minimal loading. For that, we have used electrochemical methods based on under-potential deposition and galvanic displacement. The thin structures deposited on model substrates were characterized by electrochemical, elemental analysis and microscopy techniques.To prepare corrosion resistant supports, our strategy was the replacement of conventional carbon black with a doped conducting tin oxide. SnO2-based materials have been demonstrated as electrochemical stable supports also promoting platinum activity for the oxygen reduction reaction. In this work, tantalum-doped tin oxide was prepared by electrospinning followed by calcination, leading to a fiber-in-tube morphology. This support was catalyzed with platinum nanoparticles prepared by a microwave-assisted polyol method, and characterized for their physico-chemical and electrocatalytic properties. In particular, stability to voltage cycling was evaluated by ex situ electrochemical analysis.The possibility to associate the extended surface electrocatalyst with the corrosion resistant supports to obtain active and durable cathodes is in progress
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Zhao, Fenghuan. "Synthèse d'hétérostructures métal-semiconducteur par photodéposition laser." Thesis, Bordeaux, 2022. http://www.theses.fr/2022BORD0229.
Full textAbstract:
Un montage utilisant des cuvettes et des lasers UV et bleu comme sources de lumière a été construit pour effectuer la photodéposition de nanodots métalliques (NDs) sur des nanoparticules (NPs) de TiO2 et des nano-hétérostructures de type Janus de Cu2-xS-CuInS2 en solution aqueuse et organique respectivement. Trois types de NDs métalliques différents, à savoir Au, Ag, Pd, sont introduits en surface des NPs de TiO2, et des NDs d'Au sont déposés sur Cu2-xS-CuInS2. Plusieurs techniques, dont le TEM/HRTEM, la cartographie EDS et la spectroscopie UV-vis, sont utilisées pour caractériser la taille, la morphologie et la distribution des NDs métalliques. Les nanohétérodimères (NHDs) Au-TiO2 sont synthétisés avec succès ; un rendement de NHDs Au-TiO2 proche de 100% est obtenu en gérant la concentration des NPs TiO2 et du précurseur d'or. En particulier, le mécanisme d'adsorption du méthanol et du précurseur d'or sur le TiO2 pendant la photodéposition est étudié. En comparant les données expérimentales obtenues dans des microcanaux et des cuvettes, le modèle établi décrit le processus dynamique global de la croissance des NDs d'Au sur le TiO2, de la loi de croissance en t 1/3 à l'achèvement. La taille finale des NDs d’Au peut être prédite avec précision par le modèle, en particulier la fin de la croissance. De plus, des NPs d'Ag et de Pd d'autres métaux ont été déposées sur la surface de TiO2, et des NHDs d'Ag-TiO2 et de Pd-TiO2 ont également été synthétisés. Les effets du piégeur de trous, de la puissance du laser et du temps d'exposition sur la taille et la distribution des NDs métalliques sont étudiés. De plus, la croissance des NDs d'Ag et de Pd suit le modèle proposé pour la croissance de l'Au. Le projet est étendu à la photodéposition de NDs bimétalliques cœur-coquille où Au, Ag et Pd sont introduits sur des NHDs Au-TiO2 par une seconde étape de photodéposition, formant une structure cœur-coquille à la surface des NPs TiO2. Pour le système Au@Au core@shell, la coquille d'Au peut être contrôlée avec précision en faisant varier la concentration du précurseur d'or ; la taille et l'épaisseur du cœur et de la coquille d'Au correspondent à nos attentes. Pour le système Au@Ag, la coquille d'Ag obtenue est limitée à environ 1 nm d'épaisseur, ce qui résulte de la faible électronégativité de l'Ag (1,9) par rapport à l'Au (2,4). Pour le système Au@Pd, le Pd présente une croissance non isotrope sur le cœur d'Au, ce qui entraîne une coquille de Pd non uniforme en raison de l'important décalage de réseau entre Au et Pd. Enfin, des NDs d'Au sont introduits sur des hétéro-nanorods de Cu2-xS-CuInS2 par photodéposition dans le toluène avec un laser bleu. La nucléation et la croissance des Au NDs sont étudiées et la distribution géométrique (i.e., le nombre et la distribution) des Au NDs, ainsi que leurs tailles en réglant la puissance du laser, le temps d'exposition, les piégeurs de trous et la concentration des précurseurs<br>Cuvette setup with UV and blue laser as light sources are built to perform photodeposition of metals nanodots (NDs) onto TiO2 nanoparticles (NPs) and Janus-typed Cu2-xS-CuInS2 nano-heterostructures in aqueous and organic solution respectively. Three different metal NDs, i.e., Au, Ag, Pd, are introduced on the surface of TiO2 NPs, and Au NDs are deposited on Cu2-xS/CuInS2. Several techniques, including TEM/HRTEM, EDS mapping, and UV-vis spectroscopy, are performed to characterize the size, morphology, and distribution of the metal NDs. Au-TiO2 nanoheterodimers (NHDs)are successfully synthesized and a close to 100% yield of Au-TiO2 NHDs is achieved by managing the concentration of TiO2 NPs and gold precursor.Especially, the adsorption mechanism of methanol and gold precursor on TiO2 during photodeposition is investigated. By comparing the experimental data obtained in microchannels and cuvette setups, the established model describes the overall dynamic process of Au ND growth on TiO2 from 1/3 growth state to completion. The final size of Au NDs can be accurately predicted by the model in particular the growth completion. In addition, other metal Ag and Pd NPs were deposited on the surface of TiO2, and Ag-TiO2 and Pd-TiO2 NHDs are also synthesized. The effects of the hole scavenger,laser power, and exposure time on the size, and distribution of metal NDs are investigated. Moreover, the growths of Ag and Pd NDs both follow the proposed model for Au growth. The project is extended to bimetallic core-shell NDs photodeposition and Au, Ag and Pd are introduced on Au-TiO2 NHDs by a second step photodeposition, forming a core-shell structure on the surface of TiO2 NPs. For the Au@Au core@shell, the Au shell can be precisely controlled by varying the gold precursor concentration and the size and thickness of the Au core and shell pretty much fit our expectations.For the Au@Ag system, the Ag shell obtained is limited to around 1 nm thickness which results from the low electronegativity of Ag (1.9) compared to other Au (2.4). For the Au@Pd system, Pd shows a non-isotropic growth on the Au core resulting in a nonuniform Pd shell due to the big lattice mismatch between Au and Pd. Finally, Au NDs are introduced onto Cu2-xS/CuInS2 heteronanorods by photodeposition in toluene with a blue laser.The nucleation and growth of Au NDs are studied and the geometric distribution (e.g., number and location) of Au NDs, as well as their sizes, can be well controlled by tuning laser power, exposure time, hole scavengers, and precursors concentration
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Amine, Khalil. "Application des méthodes de fluoration à la synthèse de nouveaux composés d'intercalation du graphite et à la passivation d'oxydes supraconducteurs à hautTc." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 1989. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00620462.
Full textAbstract:
La synthèse de nouveaux composés d'intercalation du graphite a été réalisée en phase gazeuse et en solution dans HF anhydre. Les fluorures de chrome et de rhodium s'intercalent dans le graphite pour donner lieu à des composés de stades 1 à 3. Une étude structurale sur un monocristal a montré la commensurabilité entre le sous réseau du graphite et celui de l'intercalat. L'état d'oxydation des métaux de transition a été déterminé par RPE, XPS et par mesures magnétiques. Les mesures de la réflectivité optique ont permis une estimation du transfert de charge du graphite vers l'espèce insérée. L'étude de l'effet de la fluoration d'une série d'oxydes supraconducteurs a été réalisée. Un traitement sous fluor gazeux à basse température (20°C < F < 2100°C) a mis en évidence la formation d'une fine couche d'(oxy) fluorure à la surface des matériaux. Cette couche a été caractérisée par diffraction X, TEM et par spectroscopie Auger. Dans l'oxyde YBa2Cu3O7, un phénomène de passivation de surface vis-à-vis de la dégradation atmosphérique a été observé. L'influence de la fluoration sur les propriétés supraconductrices a été étudiée par RPE, mesures magnétiques et électriques. Une étude par XPS sur un monocristal de YBa2Cu3O7 a confirmé que la surface du matériau est complétement modifiée après traitement.
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Dadi, Rania. "Synthèse de nanoparticules d‘oxydes métalliques et leur activité antibactérienne." Thesis, Paris 13, 2019. http://www.theses.fr/2019PA131039.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a pour but la synthèse de nanoparticules d‘oxydes métalliques (CuO, ZnO et TiO₂) par la méthode « sol-gel » pour des applications dans le domaine biomédical. Les nanoparticules de ZnO et CuO sont préparées à partir de précurseurs d‘acétate, et le TiO₂ est élaboré dans un réacteur à micromélange rapide permettant le contrôle de la taille des nanoparticules. Des couches minces ont été élaborées par le procédé de dip-coating. L‘activité antibactérienne de ces oxydes métalliques a été étudiée sur des souches de la pharmacopée européenne ; une bactérie à Gram positif : Staphylococcus aureus, deux bactéries à Gram négatif : Escherichia coli et Pseudomonas aeruginosa et un champignon : Candida albicans. Différentes méthodes ont été adoptées pour l‘évaluation de l‘activité antibactérienne in vitro : la diffusion sur disque et puits, la bioluminescence (ATPmétrie) et la technique de décrochage sur plaques. Les tests effectués ont démontré une activité antibactérienne des nanoparticules de ZnO et CuO sous forme amorphe et cristalline, et uniquement sous forme cristalline pour le TiO₂. Un modèle mathématique a été élaboré à la base des résultats des tests antibactériens et de la cinétique d‘évolution de la population bactérienne. Il a été conclu que la suppression bactérienne est plus efficace lors de la phase exponentielle, tandis que son efficacité est moindre lors de la phase stationnaire et de latence. Les tests de cytotoxicité des NPs en suspension sur des fibroblastes gingivaux ont montré une diminution de la viabilité cellulaire, en partie due à la présence du solvant<br>This thesis aims are the synthesis of nanoparticles of metal oxides (CuO, ZnO and TiO₂) by soft chemistry "sol-gel" for applications in the biomedical field. Nanoparticles of ZnO and CuO are prepared from acetate precursors, and TiO₂ is produced in a fast micromixer reactor allowing size control of nanoparticles. Thin layers have been developed by dip-coating process.Metal oxides antibacterial activity has been studied on strains from European Pharmacopoeia; Gram-positive bacterium: Staphylococcus aureus, two Gram-negative bacteria: Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa and a fungus : Candida albicans. Different methods have been adopted for antibacterial activity evaluation in vitro: disk diffusion and well diffusion,bioluminescence (ATP measurements) and stall plate technique. Tests carried out showed an antibacterial activity of nanoparticles of ZnO and CuO in amorphous and crystalline form, and only in crystalline form for TiO₂. A mathematical model has been developed based on the results of the antibacterial tests and kinetic evolution of the bacterial population. It concluded that bacterial suppression is more efficient during the exponential phase, while its efficiency is lower during the stationary phase and latency. Cytotoxicity tests of NPs in suspension on gingival fibroblasts showed a decrease in cell viability, in part due to the presence of the solvent