Synthèse et caractérisation d’un nouveau matériau hybride à base de polyvinyle alcool-gel de silice dopé par le dioxyde de titane et préparé par la méthode sol-gel
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Sétif : Université Ferhat Abbas faculté de technologie département de génie de procédés
Abstract
This thesis focuses on the synthesis and characterization of a hybrid material based on poly (vinyl alcohol)/silica gel/NanoTiO2 (1%). This new material was prepared by the sol-gel method using poly (vinyl alcohol) powder with tetraethyl orthosilicate (TEOS) as a precursor silica source. On the other hand, we use an ab-initio approach for the structural analysis, electronic band structure and thermoelectric properties of titanium dioxide (TiO2) in rutile phase. The hybrid films were characterized by different techniques including Fourier transform infrared (FT-IR), water absorption, water contact angle, ultraviolet-visible spectrometry (UV-VIS) and thermogravimetric analysis (TGA). The thermoelectric properties of the resulting hybrid films were characterized by the measurements of Seebeck coefficient, electrical and thermal conductivities. Through FT-IR analysis, the chemical bonds clearly showed that the PVA backbone is linked to the (SiO2-TiO2) network. UV-VIS tests indicated that the UV shielding properties of the hybrid films were significantly improved by the addition of TiO2. According to TGA tests, the hybrid films are more heat resistant than pure PVA films. The results of water contact angle revealed that TiO2 nanoparticles used as dopant have a significant influence on the hydrophilicity of PVA/SiO2 in the form of thin layers. The water resistance of the film was also improved. The best results are obtained in the cases of mechanical, thermal and electrical insulation when both nanofillers are integrated into the polymer matrix. The results show that the thermoelectric performances of PVA/SiO2 hybrid films are improved by the addition of rutile- TiO2 nanoparticles in the rutile phase.
Description
Cette thèse porte d'une part à la synthèse et la caractérisation d'un matériau hybride à base de poly (alcool vinylique) /gel de silice/ NanoTiO2 (1%). Ce nouveau matériau a été préparé par la méthode sol-gel en utilisant la poudre de poly (alcool vinylique) avec de l'orthosilicate de tétraéthyle (TEOS) comme source précurseur de silice. D’autres part nous utilisons une approche ab-initio pour l’analyse structurale, la structure de bande électronique et les propriétés thermoélectriques du dioxyde de titane (TiO2) en phase rutile. Les films hybrides ont été caractérisés par différentes techniques à savoir : l'infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR), l’absorption d'eau, l'angle de contact avec l'eau, la spectrométrie ultraviolet-visible (UV-VIS) et l'analyse thermogravimétrique (TGA. Les propriétés thermoélectriques des films hybrides résultants ont été caractérisées par les mesures de coefficient Seebeck, ainsi que des conductivités électrique et thermique. Grâce à l'analyse FT-IR, les liaisons chimiques ont clairement montré que le squelette du PVA est lié au réseau (SiO2-TiO2). Les tests UV-VIS ont indiqué que les propriétés de protection contre les UV des films hybrides étaient considérablement améliorées grâce à l'ajout de TiO2. Selon les tests TGA, les films hybrides sont plus résistants à la chaleur que les films PVA purs. Les résultats de l'angle de contact avec l'eau ont révélé que les nanoparticules de TiO2 utilisées comme dopant possèdent une influence importante sur l'hydrophilie du PVA/SiO2 sous forme de couches minces. La résistance à l'eau du film a également été améliorée. Les meilleurs résultats sont obtenus dans les cas d'isolation mécanique, thermique et électrique lorsque les deux nanocharges sont intégrées dans la matrice polymère. Les résultats montrent que les performances thermoélectriques des films hybrides PVA/SiO2 sont améliorées par l'ajout de nanoparticules de rutile- TiO2 en phase rutile