Made available in DSpace on 2014-06-12T23:00:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6562_1.pdf: 2240595 bytes, checksum: 705a8093b9e08a9216a00e75a3c92466 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Quatro dioxaestanolanos (R2SnOOC2H3R`)F foram sintetizados, sendo dois destes inéditos, a partir da reação de óxidos de organoestanho (R2SnO, R = butil ou fenil) com 1,2- diois quirais (OHCHR`CH2OH, R= metil ou fenil) enantiomericamente puros e com misturas de excesso enantiomérico conhecido. As atribuições dos sinais nos espectros de RMN de 1H e de 13C foram realizadas para estes compostos. Ainda, para confirmar a atribuição dos sinais foram realizados experimentos bidimensionais COSY 1H-1H e HMQC 1H-13C. As atribuições dos sinais de RMN de 1H estão em discordância com os dados da literatura. Em solução os dioxaestanolanos estudados apresentam-se em equilíbrio entre o monômero e seus oligômeros (dímero, trímero, etc.). Devido a este equilíbrio, este sistema apresenta o fenômeno de auto-discriminação quiral, uma vez que a espécie dimérica comporta-se como um diastereoisômero. Esta auto-discriminação foi utilizada na literatura para determinar o excesso enantiomérico em diois quirais através de RMN de 13C, sendo considerado um regime de troca rápido em que o dímero era a espécie principal. Entretanto, estes resultados não puderam ser reproduzidos, indicando a dificuldade de utilização desta ferramenta para determinação de excessos enantioméricos. Como metodologia alternativa propusemos a utilização da espectroscopia de RMN de 119Sn, pois este núcleo é mais sensível a mudanças no ambiente químico, proporcionando melhor distinção entre as espécies. Os experimentos mostram que a RMN de 119Sn forneceram informações adicionais, sendo inclusive capaz de detectar um maior número de espécies em equilíbrio. Este efeito foi comprovado através dos experimentos 2D HMQC 1H-119Sn. A análise da forma de linha de RMN mostrou que neste sistema o regime de troca entre as espécies foi diferente, dependendo do grupo substituinte, butila ou fenila, ligado ao estanho. Quando o substituinte butila está presente foram observados vários sinais na região de 100 a 160ppm correspondentes a estanho pentacoordenado. Estes sinais correspondem à média ponderada dos deslocamentos químicos de todas as espécies presentes, indicando um regime de troca rápida. Por outro lado, para os dioxaestanolanos contendo grupo fenila observaram-se sinais na região de estanho tetracoordenado ( 45 a 50ppm), pentacoordenado ( 80 a 130ppm) e hexacoordenado ( 255 a 260ppm). A presença dos sinais atribuídos ao estanho tetra, penta e hexacoordenados só é possível para um regime de troca lenta, pois foi possível distinguir deslocamentos químicos de espécies monoméricas, diméricas e triméricas discretas. Entretanto, não foi possível atribuir todos os sinais de todas as espécies químicas. Conclui-se que a RMN de 119Sn mostrou-se mais sensível para descrever as espécies químicas presentes no equilíbrio para este sistema, no entanto, não foi possível, até o momento, utilizar esta ferramenta para análise da auto-discriminação quiral

Ce mémoire est consacré à l’étude de nouveaux composites à base de Ni/Ti/Sn/Si comme matériaux d’électrodes négatives pour accumulateurs rechargeables Li-ion. Ces matériaux se présentent sous la forme d’une matrice active ou inactive électrochimiquement, enrichie avec du silicium pour former un composite nanostructuré. Ils présentent des capacités massiques supérieures à celles du carbone avec de bonnes performances en terme de capacité réversible, stabilité électrochimique, et cinétique de réaction. La mécanosynthèse a été choisie comme méthode d’élaboration de ces composites. Les propriétés physico-chimiques des composites ainsi synthétisés ont été caractérisées par diffraction des Rayons X, spectrométrie Mössbauer de 119Sn et microscopie électronique à balayage. Les caractérisations électrochimiques ont été effectuées par cyclages galvanostatiques. La complémentarité entre ces différentes techniques a permis d’analyser les mécanismes réactionnels. L’étude détaillée de ces nouveaux matériaux composites, nous a permis de mettre en évidence l’influence de la matrice et du taux d’enrichissement en silicium sur les performances électrochimiques (capacité réversible pouvant atteindre 1300 mAh.g¡1 et efficacité coulombique >99,5%). Ces matériaux présentent une grande flexibilité de composition permettant d’adapter leur capacité massique aux applications visées. / This work has been devoted to new Ni/Ti/Sn/Si based composites as negative electrode materials for lithium-ion batteries. Thesematerials are formed by tin based electrochemically active matrix and/or silicon based electrochemically inactive matrix enriched with silicon. They were obtained by ball milling method leading to nanostructured compositeswith strongly improved electrochemical performances compared to commercially used carbon. This includes reversible capacity, electrochemical stability and reaction kinetics.The composites were characterized by X-ray diffraction, 119Sn Mössbauer spectroscopy and scanning electron microscopy while their electrochemical performances were carried out by galvanostatic cycling. Finally, the reaction mechanisms were elucidated from X-ray diffraction and 119Sn Mössbauer spectroscopy used in operando mode. By combining these results with empirical models, it has been possible to optimize the composition and the synthesis conditions of the composite to improve the electrochemical properties and obtain reversible specific capacity up to 1300 mAh.g-1 with Coulombic efficiency higher than 99.5%. In addition, the composition flexibility of these materials allows to adapt their electrochemical properties to specific applications.

Actuellement, les batteries commercialisées fonctionnent avec des électrodes négatives à base de carbone qui présentent une bonne tenue en cyclage mais des capacités massique et volumique limitées et des problèmes de sécurité. Pour améliorer les performances des accumulateurs de nouvelle génération, les métaux purs alliables avec le lithium ont été proposés en raison de leur grande densité d'énergie.<br />L'objectif de cette thèse consiste à élaborer de nouveaux matériaux composites, synthétisés par dispersion ex situ de l'étain dans une matrice inactive (CaSiO3).<br />Les performances du composite de référence sélectionné ‘‘Sn-0,4 CaSiO3'' sont intéressantes : capacité massique réversible de 480 mAh.g-1 et faible polarisation de 140 mV. Cependant, la perte au premier cycle (146 mAh.g-1) est encore trop importante et la tenue en cyclage insuffisante. Pour comprendre les causes de ces deux phénomènes nous avons entrepris l'étude détaillée du mécanisme mis en jeu au cours du premier cycle de restructuration en couplant différentes techniques expérimentales. <br />Les études montrent que le régime influe sur l'étape de restructuration. En régime C/50, la formation d'alliages intermédiaires stables, riches en étain, type LiSn, entraîne une restructuration moins performante que celle réalisée en régime C/10.<br />Nous avons montré que la modification de la matrice de dispersion joue un rôle important sur les paramètres électrochimiques et en particulier sur la perte au premier cycle. Ainsi l'utilisation d'un borosilicate de sodium, plus conducteur, réduit nettement cette perte (90 mAh.g-1).

Ce mémoire est consacré à la recherche de nouveaux matériaux d'électrode négative pour batteries Li-ion et plus particulièrement aux phases intermétalliques à base d'étain. Ces matériaux possèdent des capacités massiques et volumiques supérieures à celles des composés carbonés utilisés dans les dispositifs actuels, mais lorsqu'ils sont sous forme de particules de taille micrométrique, ils présentent une capacité irréversible importante et une faible cyclabilité.<br /> Une analyse détaillée des réactions électrochimiques a été effectuée en associant différentes techniques : diffraction des rayons X, spectroscopie photoélectronique à rayonnement X, spectrométrie Mössbauer de 119Sn et mesures magnétiques. Seules les phases riches en étain présentent des capacités intéressantes. Dans ce cas, la première décharge est une étape de restructuration qui transforme le matériau d'électrode en un composite constitué de nanoparticules de métal pur et de Li7Sn2. Le mécanisme principal est une réaction de déplacement partiellement réversible, les nanoparticules métalliques atténuant les variations volumiques de l'électrode.<br /> L'irréversibilité observée durant le premier cycle a été étudiée par spectroscopie photoélectronique à rayonnement X et spectroscopie d'impédance électrochimique. Cette irréversibilité est liée à la formation, en début de première décharge, d'une couche de passivation stable à la surface des particules intermétalliques qui est principalement formée de Li2CO3 et LiF. Cette formation est associée à une forte diminution du potentiel de l'électrode qui permet l'amorçage de sa restructuration. L'importance de cette couche est évidemment liée à la surface spécifique des particules, ce qui explique les piètres performances des nanomatériaux pour lesquels aucune réaction de déplacement n'a été mise en évidence.

The concept of noncovalent bonding has evolved over the last number of years to include a very interesting class of interactions that is analogous to hydrogen bonding, called σ-hole interactions. These result from the depletion of electrostatic charge on the opposite end of a covalent bond between an electron-withdrawing substituent and a bond donor atom, which resides in groups 14-17 of the periodic table. One of these interactions is the tetrel bond (TB), whereby the bond donor is a group 14 element (T=C, Si, Ge, Sn, Pb). This thesis's primary goal is to explore the solid-state NMR parameters arising from the formation of tetrel bonds. To this end, combined density functional theory (DFT) and experimental multinuclear solid-state NMR spectroscopic investigations are carried out on complexes featuring carbon, Pb(II) and tin tetrel bonds. Firstly, solid-state NMR and computational approaches are used to examine a series of cocrystals formed from either caffeine or theophylline and several other small organic acceptor molecules. It is shown that the NMR response due to tetrel bond formation is detectible, but it can be hidden by other effects, including those of crystal packing. Careful analysis of NMR data alongside DFT calculations can reveal that the weak tetrel bond in these sorts of complexes increases the ¹³C chemical shift by 3-5 ppm. Next, a study of five Pb(II) centres hemidirectionally coordinated by isonicotinoyl hydrazone ligands demonstrates that the ²⁰⁷Pb NMR response is highly sensitive to the Pb(II) coordination environment. The NMR data indicate that a tetrel bond can induce an NMR response corresponding to a coordination environment between hemidirectional and holodirectional character. Finally, a series of organotin chloride donor molecules complexed with N-oxides and carboxylates, which feature short and linear tetrel bonds, are subjected to magic angle spinning (MAS) NMR experiments. The recorded data gives rise to a correlation between the tetrel bond length and both the experimental chemical shift and the ¹J(¹¹⁹Sn-³⁵Cl) coupling. Throughout this thesis, it is demonstrated that the isotropic chemical shift, the principal components of the chemical shift tensor, and indirect spin-spin coupling can be used to probe and gain insights into the electronic environment at the tetrel bond. More importantly, this work is fundamental to rationalize NMR data while refining crystal structure data in NMR crystallographic approaches for compounds featuring tetrel bonds.

De nouveaux composés fluorés et oxyfluorés d'étain ainsi que des fluorures ternaires d'antimoine ont été synthètises et caractérisés. Des transitions de phases ont été mises en évidence par ATD et macrocalorimétrie. Des structures cristallines ont été déterminées soit a partir de monocristaux, soit a partir d'échantillons polycristallins par la méthode de Rietveld. Une étude par diffraction de neutrons sur un échantillon pulvérulent a montre qu'un ordre cationique existait pour le fluorure mixte Sn2F6. Des techniques spectroscopiques ont permis de préciser la nature des liaisons chimiques et de confirmer l'existence de transitions de phases. Des corrélations ont été établies entre les paramètres Mössbauer et les propriétés structurales.