Caracterisation experimentale d'un plasma d'arc a electrodes de graphite dans l'helium. Contribution a l'optimisation de la production des fullerenes

par KARIM SAIDANE

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Manitra Razafinimanana.

Soutenue en 1999

à Toulouse 3 .

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  • Résumé

    Cette these a pour objectif l'etude d'un reacteur de synthese de fullerenes dans l'helium par arc electrique d'un point de vue experimental afin d'offrir des perspectives d'optimisation de la production de la molecule de c 6 0. Une etude systematique est effectuee en fonction des parametres de l'arc (intensite du courant (50 a 125 a), pression a l'interieur de l'enceinte (3 a 70 kpa) et distance entre les electrodes (1 a 4 mm). Tout d'abord les evolutions des taux d'erosion et les taux de suie recoltees sur les parois sont mesurees. Ensuite ces suies sont dosees en c 6 0 par chromatographie (hplc). Enfin le diagnostic du plasma par spectroscopie d'emission et d'absorption sur les bandes moleculaires et les raies atomiques nous permet d'acceder aux temperatures et aux densites numeriques des especes dans le milieu. L'etude spectroscopique concerne d'une part, la bande 0-0 du systeme de swan de la molecule c 2 et le systeme du cn. Les spectres experimentaux sont exploites par la methode du diagramme de boltzmann, par la methode de fowler-milne et par la methode de superposition. Le pourcentage de carbone relatif aux especes c, c +, c , c 2, c 3, c 4, c 5 est deduit d'un calcul de composition a l'equilibre. L'etude par spectroscopie atomique est relative aux raies 247. 8 nm et 909. 4 nm du carbone neutre ainsi qu'aux raies 657. 8 nm et 723. 6 nm de cii. Les spectres experimentaux sont traites par la methode du diagramme de boltzmann et de l'intensite absolue. La densite electronique est deduite de l'equation de saha. Les resultats obtenus montrent tout d'abord des ecarts a l'e. T. L. Importants. Il apparait d'autre part que la production de c 6 0 n'est pas directement correlee a un fort pourcentage de carbone dans le milieu. Nous avons pu mettre clairement en evidence l'importance de certains mecanismes et notamment de l'effet de trempe favorable a la synthese des fullerenes. Les conditions optimales de production (12% de c 6 0) sont observees pour un courant de 75 a, une pression de 13 kpa et une distance inter-electrodes de 1 mm. Ces valeurs de parametres sont celles pour lesquelles le milieu allie les deux conditions necessaires et suffisantes d'optimisation que nous avons mises en evidence : forte proportion de carbone et fort gradient thermique.


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Informations

  • Détails : 236 p.
  • Annexes : 100 ref.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1999TOU30110
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