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Synthesis of Ti-based nanoparticles in continuous flow microreactors
Des nanoparticules à basede titane dispersées dans des sols ou des gels avec une distribution de taille étroite permettent l exacerbation des propriétés photochimiques de films photosensibles. Utilisés comme absorbeurs solaires dans les photobatteries, ils permettraient la conversion et le stockage...
| Auteurs principaux : | , , , , , , , |
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| Collectivités auteurs : | , , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais |
| Titre complet : | Synthesis of Ti-based nanoparticles in continuous flow microreactors / Sikandar Ali Channa; sous la direction de Bertrand Garnier et de Ahmed Ould El Moctar et de Mireille Richard-Plouet |
| Publié : |
2017 |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
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| Note sur l'URL : | Accès au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Energétique, thermique, combustion : Nantes : 2017 |
| Sujets : |
| Résumé : | Des nanoparticules à basede titane dispersées dans des sols ou des gels avec une distribution de taille étroite permettent l exacerbation des propriétés photochimiques de films photosensibles. Utilisés comme absorbeurs solaires dans les photobatteries, ils permettraient la conversion et le stockage de l'énergie solaire sous forme électrochimique. Dans ce travail, ces matériaux nanostructurés ont été produits par l'hydrolyse de TiOCl2,1.4HCl,7H2O dans du N, N-diméthylformamide (DMF),à l'intérieur d'un microréacteur afin d assurer un meilleur contrôle en température et de confiner les fluides. En fonction du temps de vieillissement ou par étuvage, cette hydrolyse conduit à l obtention de sols et de gels constitués de nanoparticules dispersées dans le solvant. La signature thermique de l hydrolyse du TiOCl2en microréacteur observée par caméra infrarouge montre des instabilités de l'écoulement préjudiciables au contrôle de la taille des nanoparticules. Ceproblème a été finalement résolu par la pré-dilution de TiOCl2 avec du DMF. Par ailleurs, l'usage d'un procédé actif de mélange(champ électrique) a permis d'accélérer la réaction d hydrolysedu TiOCl2pré-dilué ou pur pour certaines valeurs des conditions opératoires par ex. 7 VAC, 1MHz et ceci sans constater d effets parasites (électrolyse de l eau et formation d ions Ti3+). Finalement,les nanoparticules produites ont été analysées en utilisant la technique de diffusion dynamique de la lumière. Une taille moyenne de nanoparticules s'étendant de 5 à 50 nma été obtenueavec du TiOCl2 pré-dilué, celle-ci dépendant de la vitesse d'écoulement, de l âge des échantillons etde laprésence ou non de champ électrique. Ti-based nanoparticles dispersed in solutions or gels with narrow size distribution may constitute innovative materials as absorbers in new devices such as photobatteries, allowing conversion and electrochemical storage of solar energy. In our work, these nanostructured materials were produced inside a microreactor by hydrolysis of TiOCl2 stabilized in aqueous HCl solution reacting with N,N-dimethylformamide (DMF). The use of a microreactor aims at providing a better temperature control and also a confinement of the reactive fluids. The thermal signature of the hydrolysis of TiOCl2 recorded by an infrared camera shows flow instabilities detrimental to the control of nanoparticle sizes. This problem was solved by the pre-dilution of TiOCl2 with DMF in the following proportion 0.52 DMF/Ti (16.7% vol. DMF).Otherwise, the use of an active mixing process based on an electric field implemented inside the microreactor has clearly shown the acceleration of the hydrolysis of TiOCl2without generating parasitic effects(water splitting,formation of Ti3+ions), if operating conditions are adequately chosen (for ex. 7 V AC and 1 MHz). Finally, using Dynamic Light Scattering, an average size of nanoparticles ranging from 5 to 50 nm for pre-diluted TiOCl2 with 16.7% vol. DMFwas obtained depending on flow rates, ageing of samples and implementation or not of an AC electric field. |
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| Variantes de titre : | Synthèse en microréacteur de nanoparticules à base de titane |
| Notes : | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Nantes) Partenaire(s) de recherche : Université Bretagne Loire (COMUE), Laboratoire de thermocinétique (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Hassan Peerhossaini (Président du jury) ; Mireille Richard-Plouet, Graziella Goglio (Membre(s) du jury) ; Hasan Louahila, Florence Anne Razan (Rapporteur(s)) |
| Configuration requise : | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |