Synthèse et caractérisation de nanocomposites d'argile et de graphène formés à partir de précurseurs organiques

Résumé

Les minéraux d’argile sont des catalyseurs possibles pour la formation du graphène à partir de précurseurs organiques, comme le saccharose. Les argiles sont abondantes, sécuritaires et économiques pour la formation du graphène. L’objectif principal de ce mémoire est de démontrer qu’il est possible de synthétiser un matériau hybride contenant de l’argile et du graphène. La préparation de ces matériaux carbonés à base de l’argile (bentonite et cloisite) et le saccharose a été réalisée selon deux méthodes. La première méthode est faite en trois étapes : 1) période de contact entre l’argile et la source de carbone dans un environnement humide, 2) infiltration de la matière carbonée et transformation au four à micro-onde, 3)chauffage à 750°C sous azote pour obtenir des matériaux carbonés. Par contre la deuxième méthode est faite en deux étapes, sans micro-onde, et avec une augmentation de la quantité de source de carbone (saccharose et alginate). La caractérisation du matériau a permis de suivre les réactions de transformation de la source de carbone vers le graphène. Cette caractérisation a été faite par la spectroscopie IRTF et Raman, l’analyse thermogravimétrique (TGA), la surface spécifique (méthode BET) et le microscope électronique à balayage (MEB). La conductivité électrique a été mesurée par un spectromètre diélectrique et en fonction de la pression appliquée avec un multimètre. Le matériau réalisé était incorporé dans une matrice avec un polyéthylène à basse densité pour avoir un polymère avec des caractéristiques spécifiques. La conductivité thermique a été ensuite mesurée suivant la norme ASTM E1530. L’échantillon réalisé avec la deuxième méthode avec une proportion de bentonite pour 5 proportions de saccharose (M2 B1 : S5) signale la possibilité de produire des matériaux de graphène à partir de ressources naturelles. La surface spécifique a considérablement augmenté de (75,88 m/g) pour bentonite non traiter à (139,76 m2/g) pour l’échantillon (M2 B1 : S5). Une augmentation significative de la conductivité par pression (95,3 S/m sous une pression de 6,5 MPa par rapport à 1,45*10-3 S/m pour la bentonite) et la conductivité thermique dans le polyéthylène basse densité à une concentration de 10% d’additif (0,332 W/m.K à 0,279 W/m.K) ont été observés pour le même échantillon M2 B1 : S5 comparativement à la bentonite non traitée. Les applications possibles sont par exemple les senseurs et les actuateurs par pression.

Date	16 déc. 2016
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Claudiane Ouellet-Plamondon (Directeur(-trice))