• Debiemme-Chouvy, Catherine
• Thomas, Benjamin
• Tran, Mai T. T.
• Silvain, Jean François
• Heintz, J. M.

Abstract

Actuellement le graphène est employé pour de nombreuses applications. Il peut être fabriqué par réduction chimique de l’oxyde de graphène (GO) lui-même obtenu par la méthode de Hummers. Cette voie de synthèse du graphène a l’avantage de permettre la production d’une grande quantité de matériau mais les composés chimiques utilisés pour réduire l’oxyde de graphène telle que l’hydrazine sont toxiques et n’évitent pas, en absence de stabilisants, l’agrégation des feuillets d’oxyde de graphène réduit (rGO). Une alternative dite verte pour produire de l’oxyde de graphène réduit stable a été développée en employant des polyoxometallates (POMs) qui sont des anions qui ont des propriétés redox. Notamment, nous avons proposé une méthode basée sur l’emploi de POMs réduits électrochimiquement. Cette méthode est rapide, verte et permet la synthèse d’une grande quantité de rGO décoré avec des POMs (POM@rGO). Ce nanocomposite a été caractérisé par XPS, par spectroscopie Raman, par microscopie électronique en transmission (MET) et par EDS. De plus ses propriétés électrochimiques ont été étudiées. Le POM employé au cours de cette étude est un POM tungstique à structure de Keggin : H4SiW12O40 (SiW12). Il a tout d’abord été réduit par voie électrochimique (électrolyse en mode potentiostatique). Puis la solution a été ajoutée à une suspension de GO qui d’une couleur brune est rapidement passée à une couleur noire indiquant la formation de rGO. Les analyses XPS ont montré une diminution drastique des contributions carbone oxygène détectées pour le GO. La plupart des fonctions C-O et C=O ont été réduites par les anions SiW12 réduits. De plus l’XPS a montré que des POMs sont immobilisés sur le graphène et a confirmé que ces anions ont été réoxydés car tous les atomes de W sont au degré d’oxydation +VI. Le nanocomposite SiW12@rGO a donc été formé. Ceci a été confirmé par des observations en MET qui ont montré la présence sur les feuillets de graphène de clusters de 1-2 nm et par des études électrochimiques. Ces dernières ont mis en évidence la réponse de SiW12, courant faradique qui se surimpose à un courant capacitif dû au graphène lui-même. De ce fait, le composite préparé lors de cette étude peut notamment être employé comme matériau d’électrode dans un dispositif de type supercondensateur électrochimique.

Topics

• nanocomposite
• cluster
• x-ray photoelectron spectroscopy
• laser emission spectroscopy
• positron annihilation lifetime spectroscopy
• Photoacoustic spectroscopy
• Energy-dispersive X-ray spectroscopy
• secondary electron spectroscopy