Nouvelles stratégies de synthèse des nanocarbones fluorés

The performances in the two main applications, electrochemistry (primary lithium battery) and tribology (solid lubricant) of nanostructured fluorinated carbons obtained by direct fluorination under molecular fluorine were already remarkable but notoptimized because of the presence of structural defects. New synthesis methods were studied in order to decrease these defects. According to the starting material, various synthesis strategies were investigated such as assisted fluorination, milling under fluorine atmosphere and fluorination using the decomposition of fluorinating agents, also called controlled fluoridation. The method by fluorinating agent using terbium tetrafluoride (TBF4) and xenon difluorure (XeF2) has been optimized. The electrochemical properties, significantly improved, and tribological, maintained excellent, of the fluorinated nanocarbons obtained by these methods were explained by a deep physicochemical characterization and a combination of techniques (Nuclear Magnetic Resonance, Electronic Paramagnetic Resonance, Electronic Transmission and Scanning Microscopies, Atomic Force Microscopy, Raman, X-ray Diffraction). The mechanisms differ for direct and controlled fluorinations according to the nature of the reactive species, molecular or atomic fluorine, respectively.; Les performances dans les deux principales applications en électrochimie (batterie primaire au lithium) et en tribologie (lubrifiant solide) de carbones fluorés nanostructurés obtenus par fluoration directe sous fluor moléculaire étaient déjà remarquables mais non - optimisées du fait de la présence de défauts structuraux. Ainsi de nouvelles méthodes de synthèse ont été étudiées pour réduire ces défauts. En fonction du matériau à fonctionnaliser, différentes stratégies de synthèse ont été testées telles que la fluoration assistée, la mécanosynthèse sous atmosphère de fluor gazeux et la fluoration par décomposition d'agent fluorant appelée également fluoration contrôlée. La méthode par agent fluorant avec le tetrafluorure de terbium (TbF4) et le difluorure de xénon (XeF2) a été optimisée. Les propriétés électrochimiques, sensiblement améliorées, et tribologiques, maintenues excellentes, des nanocarbones fluorés obtenues par ces méthodes ont été axpliquées par une caractérisation physico-chimique approfondie et une combinaison de techniques (Résonance Magnétique Nucléaire, Résonance Paramagnétique Electronique, Microscopie Electronique à Balayage et à Transmission, Microscopie à Force Atomique, Raman, Diffraction des Rayons X). Les mécanismes se distinguent entre les fluorations directes et contrôlée par la nature de l'espèce réactive, fluor moléculaire ou atomique, respectivement