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Etude sur le carbone : de la cinétique de combustion à la spectroscopie Raman de nanotubes aplatis

Emmanuel Picheau

Université de Bordeaux - CNRS, Centre de Recherche Paul Pascal, UMR5031, 33600 Pessac, France.
emmanuel.picheau@crpp.cnrs.fr

Bien que l’ère du carbone soit prédite pour un temps futur, la vaste famille des matériaux carbonés a été le socle des plus grandes évolutions de l’humanité. La combustion du carbone notamment, a permis l’avènement des âges de bronze et de fer, de l’ère industrielle, ainsi que la maitrise de la métallurgie moderne.1 A l’échelle mondiale cette réaction représente encore aujourd’hui un moyen important de production d’énergie.2 Pourtant la réaction de combustion du carbone recèle toujours de nombreux mystères.
Dans cet exposé une étude portant sur la cinétique de combustion du carbone sera présentée. Une nouvelle méthode d’analyse thermogravimétrique, les isothermes successives (SIS), permettant l’étude cinétique de réactions solides-gaz sera exposée. Cette méthode permet notamment l’obtention de données cinétiques précises de manière rapide. Appliquée à la combustion du carbone, cette méthode a mis en évidence un changement continu du mécanisme réactionnel.3
A la suite, les principaux résultats d’une étude de spectroscopie Raman sur des nanotubes de carbone aplatis seront révélés. Il sera montré que la présence de cavités latérales sur ces objets induit la croissance d’une bande D intense et fine (voir illustration), indépendamment de la présence de défauts de structure. Ce résultat général, qui s’applique à tous types de matériaux graphéniques qui présentent des changements de courbure, permet de mettre en perspectives les points de vue différents entre physiciens et chimistes sur ce qu’est un défaut.4
1. Delhaes, P. Carbon-based Solids and Materials. Carbon-based Solids and Materials (John Wiley & Sons, Inc., 2013).
2. BP Statistical Review of World Energy Statistical Review of World, 68th edition. Ed. BP Stat. Rev. World Energy 1–69 (2019).
3. Picheau, E., Hof, F., Derré, A., Daffos, B. & Pénicaud, A. Thermal Oxidation of Carbonaceous Nanomaterials Revisited: Evidence of Mechanism Changes. Angew. Chemie Int. Ed. 58, 16013–16017 (2019).
4. Picheau, E. et al. Intense Raman D Band without Disorder in Flattened Carbon Nanotubes. Under revision. (2020).

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