Synthèse et caractérisation Par la méthode solgel Synthèse et caractérisation Par la méthode solgel 2015/2016 THESE Option : Sciences des Matériaux Filière.

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1 Synthèse et caractérisation Par la méthode solgel Synthèse et caractérisation Par la méthode solgel 2015/2016 THESE Option : Sciences des Matériaux Filière : Chimie Thème :

2 La structure pérovskite générale ABO 3 est décrite par une maille cubique de groupe d’espace Pm3m.elle est caractérisée par l’association de gros cations A (alcalins, alcalino-terreux ou terres rares) et de cation B de métaux de transitions plus petits (figure I.1 ), respectivement situés au centre de la Cavite formée par huit octaèdres d’oxygènes I-1-La structure pérovskite Figure I.1: Maille élémentaire idéale de la pérovskite simple cubique ABO 3

3 . La stabilité de la structure pérovskite dépend de deux paramètres Le premier est le facteur de tolérance t définie par Goldschmidt Le deuxième critère est l’ionicité de la liaison anion cation. de la différence d’électronégativité : ∆E= (X A-O + X B-O )/2, oū X A-O et X B-O sont respectivement les différences d’électronégativité entre (A-O) et (B-O).

4 Dans le cas idéa t=1 la structure est cubique où : t >1 :distorsion hexagonale(ex :Ba Ti O 3,Na Nb O 3 ) ; 0.95<t <1 : structure cubique (ex :Ba Zr O 3 ) ; 0.90<t<0.95 :distorsion rhomboédrique (ex :Rb Ta O 3,K Nb O 3 ) 0.8<t<0.9 : distorsion orthorhombique (ex :pb Ti O 3,Gd Fe O 3 ) [9].

5 I-3-La pile à combustible SOFC Les oxydes mixtes de type pérovskite peuvent étre utiliser en industrielles, comme electrodes des piles à combustible SOFC La pile à combustible est un convertisseur électrochimique qui transforme directement de l’énergie chimique en énergie électrique.

6 Un cœur de pile est constitué d’une:  une électrode positive (cathode) où est réduit le comburant (oxygène O 2 de l’air): (1) ½ O 2 + 2e- → O 2-  Electrode négative (anode) où a lieu la réaction d’oxydation du carburant (hydrogène H 2 ) : (2) H 2 + O 2- → H 2 O + 2e- Figure I -2 : Composition d’une cellule élémentaire d’une pile à combustible de type SOFC

7 Réaction bilan : (3) H 2 +1/2 O 2 →H 2 O vapeur L’énergie de cette réaction est libérée sous forme de chaleur et sous forme d’électricité: ∆H R =∆H produit -∆H réactifs

8 Méthodes de caractérisation

9 III.3.1/ Analyse par diffraction des rayons X La structure cristalline des systèmes LCZO a été analysée par DRX (fig.III.4) : difractogrammes des trois oxydes

10 III.4.2. Analyse par l’infrarouge IR L’analyse infrarouge IR effectuée pour les échantillons de LCZO calcinés aux températures (850- 1000-1000)°C respectivement, nous a donnée les spectres ci-dessous : Spectres I.R des oxydes calcinées à différentes températures (850-1000)°C.

11 Morphologie au MEB L’analyse effectuée pour nos échantillons, par le microscope à balayage électronique (MEB) nous a donné les figures ci-dessous : figure 1. Morphologie par MEB de la perovskite (x=0) calcinée à 850°C. figure 2. Morphologie par MEB de la perovskite (x=0,1) calcinée à 1000°C figure 3. Morphologie par MEB de la perovskite (x=0,2) calcinée à 1000°C.

12 Chapitre IV : Résultats et discutions

13 IV- Analyse des spectres DRX Les résultats des affinements des paramètres de maille au moyen du programme Celref3 et des diffractogrammes RX de, LCZO (x = 0, 0,1, 0,2) ont permis de déterminer les paramètres de la maille, tableau IV.1. xa(A°)b(A°)c (A°)V(A°) 3 T°C Calcinations 0.0 5.47455.51077.7577234.039 850 0.1 5.48405.50787.7683234.642 1000 0.25.49905.50557.7860235.7221000

14 Alors que les données de la fiche ASTM indiquent que le chromite de lanthane pur cristallise dans le système orthorhombique du groupe d’espace Pbnm avec les paramètres de la maille : a = 5.479A° ; b=5.513A° ; c=7.756A° ; α = β = γ = 90° et, nombre de motifs Z = 4.

15 Comparaison du difractogramme caractéristique de (LaCrO 3 ) par les données de la fiche ASTM

16 IV-2. Analyse des spectres IR L’analyse infrarouge IR effectuée pour les échantillons de LCZO (X= 0 ; 0.1 ;0.2) calcinés aux températures (850- 1000-1000)°C respectivement, nous a donnée les spectres ci-dessous : Figure.IV-1 : Spectres I.R des oxydes calcinées à différentes températures (850-1000)°C.

17 Les spectres infrarouge des échantillons (X=0 ; 0.1 ; 0.2), montrent une augmentation significative des bandes d’absorption à 618 et 424 cm -1 attribuées respectivement aux vibrations de M-O et à la déformation M-O-M dans la pérovskite LCZO (X= 0 ; 0.1 ; 0.2), et indiquent la formation d’une quantité appréciable de cet oxyde. On n’oublie pas d’indiquer la présence de deux bandes à 909.05cm -1 et 1363.6cm -1 présentant respectivement des traces minérales de nitrate (-O-NO 2 ) et vibrations des liaisons (-N-O).

18 IV-2. Morphologie au MEB Les figures (IV.2 ; IV.3 ; IV.4), montrent en général des poudres présentant une grande porosité avec des grains de géométries aléatoires notamment pour la composition 0.2. On peut expliquer ce phénomène par l’élévation de la concentration du dopant.

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