Résumé : Des feuillets de graphène fonction-nalisés FGSx avec un rapport C/O~x ont été post-fonctionnalisés avec des dérivés de tétrazine (3,6-bis(2-pyridyl)-1,2,4,5-tétrazine) par cycloa-ddition de Diels-Alder à demande inverse. Des applications potentielles de ces graphènes fonctionnalisés ont été explorées sur le stockage d'énergie (supercondensateur) et l’électrocatalyse (réaction de réduction de l'oxygène).Pour les applications de supercondensateurs, des nanocomposites constitués de FGS20 fonction-nalisé et de polypyrrole ont été synthétisés en deux étapes en incorporant d’abord les fonctions pyridine-pyridazine à la surface du FGS20 par cycloaddition suivie de l’électropolymérisation du pyrrole dans l’acétonitrile. La capacité spéci-fique du matériau a été mesurée par des cycles de charge-décharge galvanique et la stabilité au cyclage a été étudiée dans divers milieux électro-lytiques (acétonitrile, liquide ionique, eau acide et eau neutre) et les résultats comparés par rapport au FGS20 non fonctionnalisé avec ou sans polypyrrole. Alors que l'acétonitrile révèle un comportement capacitif pur pour tous les matériaux étudiés, l'eau acide est le milieu où les valeurs de capacité sont les plus élevées et, de manière surprenante, où les nanocomposites contenant du polypyrrole présentent une meilleure rétention de capacité lors du cyclage que le graphène seul. Un impact positif de la fonctionnalisation du graphène avant l'électropoplymérisation a été mis en évidence dans tous les milieux électrolytiques (pertes de capacité limitées à moins de 8% après 1500 cycles dans tous les milieux sauf l'eau neutre), soulignant l'intérêt du contrôle d'interface dans ce type de nanocomposites. / Abstract: Functionalized graphene sheets with a ratio C/O~x (FGSx) was further functionalized with a tetrazine derivatives (3,6-bis(2-pyridyl)-1,2,4,5-tetrazine) by inverse demand Diels-Alder cycloaddition reactions. Functionalized FGS20 and FGS13 potential applications were explored on energy storage (super-capacitor) and catalysis (oxygen reduction reaction).In supercapacitor applications, nanocomposites made of functionalized FGS20 with polypyrrole were synthesized in two steps by first incorporating pyridine-pyridazine functions on FGS20 surface through cycloaddition followed by electropolymerization of pyrrole in acetonitrile. The specific capacitance of the material was measured by galvanic charge-discharge cycles and the stability upon cycling investigated in various electrolytic media (acetonitrile, ionic liquid, acidic, and neutral water) in comparison with non-functionalized FGS20 with or without polypyrrole. While acetonitrile reveals pure capacitive behaviour for all investigated mate-rials, acidic water is the medium where the capacitance values are the highest and surprisingly where nano-composites with polypyrrole show better capacitance retention upon cycling than graphene alone. A positive impact of graphene functionalization prior to electropolymerization was demonstrated in all electrolytic media (capacitance losses limited to less than 8% after 1500 cycles in all media but neutral water), highlighting the interest of interface control in this kind of nanocomposites.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2019SACLN068 |
| Date | 02 December 2019 |
| Creators | Rus, Yahdi Bin |
| Contributors | Université Paris-Saclay (ComUE), Miomandre, Fabien |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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