Intercalation électrochimique dans les carbones et le polyacétylène : Approche électrocapillaire

Abstract

L’étude de l’insertion électrochimique des ions HSO₄ et CF₃COO₄⁻ dans de graphite et GaCl₄⁻ dans le polyacétylène a été réalisée par : - Potentiométrie intensiostatique - Voltammétrie - Impédance complexe - Diffraction des rayons X "in situ" - Mesure des variations de conductivité du graphite. Dans une première partie, l’application du modèle électrocapillaire de l’insertion a permis d’accéder aux capacité de double couche, densité de charge et travail d’écartement des feuilles graphitiques. Les résultats expérimentaux ont vérifié la validité du modèle proposé. Une seconde étape a consisté en l’étude cinétique des différents domaines d’insertion. Le modèle théorique "ligne de transmission" proposée pour les domaines monophasiques conduit à la même valeur de coefficient de diffusion que le modèle classique Nernstien. Dans le cas de changement de stade, nous avons proposé une simulation informatique qui permet de reproduire correctement les courbes de voltammétrie cyclique et la non-linéarité observée en impédance complexe. Les chapitres suivants sont consacrés à des phénomènes encore mal compris. Les oscillations de potentiel observées lors de la suroxydation du graphite en milieu H₂SO₄ dilué illustrent les processus très complexes de la suroxydation : une explication semi-quantitative en est proposée. L’exfoliation électrochimique du graphite en milieu acide trifluoroacétique permet de mettre en évidence une réaction de type KOLBE se produisant entre les feuillets graphitiques. Le modèle d’insertion a été appliqué au polyacétylène avec des résultats très encourageants. Enfin, un procédé nouveau de préparation d’électrodes massives en charbon activé a été mis au point, qui permet d’abaisser la résistance interne des condensateurs à double couche.