Thèse soutenue

Diagramme de phases ternaire La2O3 – MoO3 – SiO2 : exploration, réalisation d’architectures core-shell et caractérisations
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Auteur / Autrice : Antoine Pautonnier
Direction : Philippe LacorreSandrine CosteMaud Barré
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie inorganique
Date : Soutenance le 10/05/2021
Etablissement(s) : Le Mans
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Molécules et Matériaux du Mans (Le Mans ; 2012-....) - Institut des Molécules et Matériaux du Mans / IMMM
Jury : Président / Présidente : François Goutenoire
Examinateurs / Examinatrices : François Goutenoire, Christelle Goutaudier, Fabien Giovannelli, Jenny Jouin, Pierre-Eymeric Janolin
Rapporteurs / Rapporteuses : Christelle Goutaudier, Fabien Giovannelli

Résumé

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Le composé La2Mo2O9 et la solution solide oxyapatite La(28/3)+x(SiO4)6O2+(3x/2)sont des candidats intéressants pour servir d’électrolyte dans les piles à combustible de type SOFC. Néanmoins, tous deux présentent des inconvénients limitant leur possible utilisation.Le but de cette thèse était d'explorer deux solutions à ces problèmes.La première consiste en une association des deux matériaux sous la forme d’un composite de type core-shell avecLa2Mo2O9comme matériau de coeur et l’oxyapatite comme coquille protectrice contre la réduction. Cet objectif est délicat en raison de domaines thermiques de stabilité et de frittage différents pour les deux matériaux. Si la réalisation de la microstructure couvrante recherchée n’a pas été couronnée de succès, il a tout de même été possible de stabiliser ensemble, à la même température, les deux matériaux quasiment purs.Le deuxième axe de recherche porte sur l'exploration du diagramme de phases ternaire La2O3– MoO3– SiO2contenant les deux composés, dans l'espoir d'y trouver un nouveau conducteur anionique plus satisfaisant. Cette étude a permis de mettre en évidence des zones dans lesquelles se trouvent de nouvelles phases inconnues jusque là.Celles-ci n’ont néanmoins pas pu être totalement isolées pures et identifiées, notamment du fait de difficultés inhérentes aux stabilités thermiques et réactivités très différentes des oxydes élémentaires. Les travaux ont toutefois permis de délimiter les zones d'intérêt et de proposer des pistes de ciblage compositionnel et d'optimisation des procédés d'obtention des nouvelles phases.Le diagramme ternaire contenant trois composés de type scheelite, La2MoSiO8, La6Mo8O33et La2Mo3O12, la dernière partie de ce travail porte sur la prospection de la portion correspondante du diagramme. Elle a mis en évidence l’existence d'autres scheelites molybdo-silicatées de symétries quadratique et monoclinique (fergusonites). Une solution solide fergusonite déficitaire en lanthane a été isolée sur l’axe La2MoSiO8– La2Mo3O12et sa conductivité ionique mesurée. Une nouvelle phase de symétrie orthorhombique a été identifiée, sur structure parfaitement ordonnée de taille considérable (volume de l'ordre de 27 500 Å3) d’une scheelite quadratique déficitaire en lanthane. Sa formulation exacte estLa5426Mo79SiO320.