Functionalisation of carbon nanotubes : from chemistry to characterisation
Fonctionnalisation des nanotubes de carbone : de la chimie à la caractérisation
Abstract
This thesis presents a new functionalisation method for carbon nanotubes : an addition reaction by aryl free radicals. We have used several complementary techniques to characterise the nanotubes: solubility tests, UV-Vis-nIR absorption spectroscopy, Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and thermogravimetric analysis. The results show that the nanotubes are covalently functionalized. We also discuss the effect of microwave irradiation on the functionalisation of carbon nanotubes compared to the classic thermal method : the reaction time is reduced from several tens of hours to 5 minutes. In addition, we find that the microwaves have a double effect on the carbon nanotubes during the reaction: in a first step, they activate the functionalisation reaction and then in a later phase, they lead to a continuous de-functionalisation.
Cette thèse présente une nouvelle méthode de fonctionnalisation des nanotubes de carbone : une réaction d'addition par des radicaux aryles libres. Plusieurs techniques complémentaires ont été utilisées pour caractériser les nanotubes avant et après ce traitement : des tests de solubilité, la spectroscopie d'absorption (UV-Vis-nIR), la spectroscopie Raman, la spectroscopie de photoélectrons X et l'analyse thermogravimétrique. L'ensemble des résultats montre que les nanotubes sont bien fonctionnalisés de façon covalente. Nous discutons également de l'effet d'une irradiation micro-onde sur la fonctionnalisation des nanotubes de carbone par rapport à la méthode thermique classique. Le temps de réaction par la voie micro-onde est réduit à 5 min par rapport aux plusieurs dizaines d'heures nécessaires par voie thermique. De plus, nous trouvons que les micro-ondes ont un double effet aux nanotubes pendant la réaction : d'une part, elles activent la réaction de fonctionnalisation et d'autre part, elles conduisent dans un deuxième temps à une dé-fonctionnalisation progressive.