Nouveaux dérivés de fullerènes (C60 et C70) et de nanotubes de carbone, et étude de leur contribution dans les domaines du photovoltaïque et des biomatériaux

par Céline Bergeret

Thèse de doctorat en Chimie organique

Sous la direction de Jack Cousseau.

Soutenue en 2009

à Angers .


  • Résumé

    De nouveaux dérivés de C60 et C70 ont été obtenus via le dianion C602- et la réaction de Bingel, en vue d'examiner leur contribution en tant que composés accepteurs dans des cellules photovoltaïques du type réseau interpénétré, où P3HT est le partenaire donneur. L'objectif était de chercher à évaluer si les résultats photovoltaïques ainsi obtenus permettent de définir de nouveaux repères en ce qui concerne l'influence de la structure moléculaire de ces composés, comparée à celle de PCBM. D'autre part, à partir de nanotubes de carbone mono-paroi issus de plusieurs sources (HiPco, Nanoledge, CarboLex, Carbon Solutions), divers dérivés fonctionnalisés notamment par des groupements esters ont été préparés, selon plusieurs méthodologies (via la polyréduction des nanotubes et via la carboxylation des nanotubes). La caractérisation physico-chimique des nanotubes de carbone fonctionnalisés a été faite par plusieurs techniques complémentaires (ATG, IR,Raman, XPS). Puis la contribution des nanotubes de carbone carboxylés et estérifiés a été étudiés dans deux domaines : les dérivés estérifiés ont été intégrés comme composants complémentaires dans un mélange P3HT/PCBM (collab : équipe physique-Angers). Une optimisation spectaculaire des paramètres photovoltaïques a été mise en évidence lorsqu'un dérivé ester, en série HiPco, est ajouté au mélange P3HT/PCBM ; les dérivés carboxylés ont été testés comme constituants de biomatériaux dans un milieu aqueux dont la composition est celle de la lymphe (collab : équipe INSERM-Angers). La minéralisation d'hydroxyapatite a été ainsi observée sur les nanotubes de carbone de ce milieu, correspondant à la génération de tissu osseux artificiel.


  • Résumé

    New C60 and C70 derivatives have been obtained via the C602 anion and the Bingel reaction, in order to test their abilities as acceptor components mixed with P3HT in bulk heterojunction organic sola cells. This work aimed to study to what extent the molecular structure of such fullerene derivatives may influence the performances of organic solar cells, compared to PCBM. In a second part, various carbon nanotubes derivatives have been prepared from the polyreduction and the carboxylation of starting nanotubes. The obtained nanotubes derivatives have been characterized by physico-chemical methods (TGA, IR, Raman and XPS), and their contribution was studied in two fields : the esterified derivatives have been used as complementary components in P3HT/PCBM mixtures, in order to study their impact on the photovoltaic properties of solar cells composed of such blends ; the carboxylated derivatives have been tested as partners of biomaterials in aqueous medium, in order to initiate the formation of ydroxyapatitte, thus leading to the generation of artificial bone tissue.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (273 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitre

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