Synthèse en phase gazeuse de nanoparticules de carbone par plasma hors équilibre

par Maryline Moreno

Thèse de doctorat en Énergétique

Sous la direction de Laurent Fulcheri.

Soutenue en 2006

à Paris, ENMP .

  • Titre traduit

    Carbon nanoparticles synthesis by gas phase non-equilibrium plasma


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  • Résumé

    Ce travail porte sur la synthèse en phase gazeuse de nanoparticules carbonées par un procédé plasma hors-équilibre. Dans un premier temps, l’étude bibliographique, consacrée aux noirs de carbone et aux nanotubes de carbone, présente les différents procédés existants (conventionnels et plasma) pour leur synthèse en phase gazeuse ainsi que leur mécanisme de croissance. Puis, le développement et la mise en place du procédé plasma hors-équilibre, basé sur l’établissement de décharges non thermiques à haute tension et faible courant, sont décrits. Ensuite, les résultats expérimentaux liés à la caractérisation du procédé sont présentés. Il s’agit essentiellement d’une caractérisation électrique de la torche plasma sans injection de réactif et d’une caractérisation lors d’injection d’hydrocarbure. Cette dernière est basée sur une étude paramétrique et des bilans de matière (taux de conversion estimés à partir de mesures par chromatographie en phase gazeuse, cpg). Les nanoparticules carbonées synthétisées sont caractérisées par microscopie electronique à balayage (meb) et à transmission (met), diffractions de rayons x et analyses bet. Deux principales familles de nanoparticules sont mises en évidence en fonction de leur texture : (i) les nanoparticules de textures à tendance concentrique tels que les noirs de carbone « classiques », les noirs de carbone de type noirs d’acétylène et les coques carbonées remplies de métal, (ii) les nanoparticules à textures globalement isotropes tels que les « papiers froissés » à haute et faible nanotextures et les nanoparticules « microporeuses ». Une corrélation entre les conditions opératoires et les caractéristiques structurales des nanoparticules est présentée. Enfin, la modélisation de cinétique chimique permet d’estimer le volume réactionnel du procédé tandis que la modélisation de l’écoulement dans le réacteur permet d’évaluer le champs de température et de vitesse ainsi que l’histoire thermique des particules dans le réacteur.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (324 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 175 réf.

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  • Cote : EMS T-CEP-082
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