Présentation

Les éléments radiotoxiques sont une source de pollution émanant de l’industrie nucléaire. Dans le cadre de la thèse de doctorat de H. Draouil (collaboration avec M.A. Zaibi Univ. Tunis, et le CEA Marcoule), nous avons développé une méthode performante de fonctionnalisation des SWCNT avec des analogues du bleu de Prusse. Ces derniers comptent parmi les meilleurs matériaux permettant la capture sélective les ions césium. Nous avons choisi les composés hexacyanoferrate cuivrés (CuHCF) connus pour leur grande capacité de sorption. La grande résistance mécanique et la grande conductivité électrique des SWCNT ont iansi été associées avec la capacité des nanoparticules de CuHCF de complexer sélectivement les ions Cs+, dans le but de fabriquer des membranes de type "bucky paper" pouvant être chargées d’une grande quantité de césium. Nous avons démontré que la capacité totale de sorption du matériau atteignait 230 mg g-1, et qu’environ un tiers du Cs sorbé (80 mg.g-1) était complexé sélectivement dans les nanoparticules de CuHCF attachées aux SWCNT. Ce fort taux de sorption ouvre d’intéressantes pistes d’intégration de ce matériau dans des dispositifs permettant le contrôle de la sorption et de la désorption de ces ions.

L’usage intensif des carburants fossiles et les émissions liées à leur combustion ont déjà impacté le climat de la planète. Il est urgent de passer à des carburants plus propres et renouvelables. Une piste possible est l’emploi d’hydrogène comme vecteur énergétique. Cette technologie est actuellement limitée par l’absence de solution de stockage performante de l’hydrogène, fonctionnant à température ambiante et à des pressions modérées. Dans le projet ANR Hystor, nous avons exploré la possibilité d’obtenir un nouveau matériau pour le stockage réversible de l’hydrogène, par physisorption : les nano-carbones poreux dopés par substitution de bore (thèse de doctorat de K. Walczak). Nous avons démontré que la technique de l’arc électrique (basée sur une décharge entre des électrodes graphitiques) pouvait être optimisée pour produire des structures graphitiques présentant des hétéro-atomes de bore en position substitutionnelle, ainsi qu’une grande variété de tailles et de formes de fragments de graphène, avec des interconnections entre ces structures. Nous avons montré que la surface spécifique de ces matériaux pouvait être contrôlée et augmentée par activation thermique et/ou chimique, conduisant à une plus grande capacité de stockage. Enfin, nous avons trouvé que l’énergie d’adsorption de l’hydrogène dans les échantillons contenant du bore était deux fois plus grande que dans les matériaux ne contenant que du carbone.

Enfin, nous avons utilisé le graphène comme sonde sensible modèle (thèse de doctorat de D. Cakir) et comme support (doctorant invité L. Hostert) pour la diffusion Raman exaltée par interférence (IERS) et la diffusion Raman exaltée par la surface (SERS). Ces travaux ont été menés en collaboration avec le groupe de Elisa Orth (UFPR, Brésil) et l’entreprise Atotech GmbH (Berlin, Allemagne). Nous avions pour objectifs d’une part de développer des détecteurs chimiques ultra-sensibles de composés toxiques (doctorant invité L. Hostert), d’autre part de mieux comprendre et contrôler la préparation de circuits imprimés (thèses de doctorat de P. A. Wasner et de L. Granado).