Soutenance de thèse de Hanen SAOUDI

Ecole Doctorale
Physique et Sciences de la Matière
Spécialité
MATIERE CONDENSEE et NANOSCIENCES
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
pérovskite,caractérisation,capteur de gaz,,
Keywords
perovkite,characterization,gas sensor,,
Titre de thèse
Synthèse et caractérisation des matériaux La0,8Ca0,1Pb0,1Fe1-xCoxO3 (0,00 ≤ x ≤0,20):application dans le domaine de capteurs de gaz de NH3 et CO
Synthesis and characterization of materials La0.8Ca0.1Pb0.1Fe1-xCoxO3 (0.00 ≤ x ≤0.20): application in the field of NH3 and CO gas sensors
Date
Vendredi 9 Novembre 2018 à 10:00
Adresse
Faculté des Sciences, Université de Sfax Route de Soukra km 3,5 B.P. 1171 - 3000 Sfax - TUNISIE
Salle de Thèse
Jury
Directeur de these Roland HAYN Aix Marseille Université
Rapporteur Hlil EL-KEBIR Centre de la recherche scientifique Institut NEEL
Directeur de these Moez BEJAR Université de Monastir
Examinateur Essebti DHAHRI Université de Sfax
Examinateur Khalifa AGUIR Université d'Aix Marseille
Rapporteur Wahiba BOUJELBEN Université de Sfax

Résumé de la thèse

Ce sujet de thèse porte sur l’élaboration et l’étude de l’effet de la substitution du fer par le cobalt sur les propriétés physiques (structurales, morphologiques et magnétiques) et particulièrement la détection des deux gaz réducteurs NH3 et CO des composés La0,8Ca0,1Pb0,1Fe1-xCoxO3 (x = 0,00 ; 0,05 ; 0,10 ; 0,15 et 0,20). Nous avons déduit que la substitution des ions de fer par ceux de cobalt dans nos composés ne provoque pas de transition structurale et que tous les composés cristallisent dans la structure orthorhombique de groupe d’espace Pnma, mais plutôt conduit à la diminution du volume. Cette diminution a été, par la suite, confirmée par l’approximation SGGA+U en utilisant la théorie fonctionnelle de la densité (DFT). De même l’étude morphologique a révélé des micrographies poreuses présentant des particules agrégées et agglomérées de taille nanométrique et de forme irrégulière. Les analyses structurales et morphologiques nous ont permis de prédire que le composé avec x = 0,05 peut être considéré comme un bon candidat pour l’application dans le domaine de la détection des gaz. D’autre part, les mesures magnétiques ont montré la présence d’une transition d’un état ferromagnétique à un autre paramagnétique. De même, cette étude a révélé que la substitution du fer par le cobalt introduit une diminution de l’aimantation et de la température de Curie. Cette diminution a été interprétée par les états des spins des ions Fe4+/Fe3+ et Co4+/Co3+. Dans la dernière partie de ce travail, nous nous sommes intéressés aussi à l’étude électrique sous air, sous vide et sous gaz des composés étudiés. Les résultats des mesures électriques ont montré que la résistance diminue pour des taux de Co inférieurs à 0,10 puis augmente avec des taux supérieurs. De même les réponses électriques sous gaz ont montré que nos composés sont capables de détecter des gaz, avec une variation de la résistance électrique aisément mesurable suite à l’exposition sous différentes concentrations des deux gaz (NH3 et CO) et de déduire que le composé La0,8Ca0,1Pb0,1Fe0,95Co0,05O3 (x = 0,05) présente la meilleure réponse envers les deux gaz testés.

Thesis resume

This thesis deals with the elaboration and study of the effect of iron substitution by cobalt on the physical properties (structural, morphological and magnetic) and particularly the detection of the two reducing gases NH3 and CO of the compounds La0.8Ca0.1Pb0.1Fe1-xCoxO3 (x = 0.00, 0.05, 0.10, 0.15 and 0.20). We have deduced that the substitution of iron ions by those of cobalt in our compounds does not cause a structural transition and that all the compounds crystallize in the orthorhombic structure presenting Pnma asspace group, but rather leads to the decrease of the volume. This decrease was subsequently confirmed by the SGGA + U approximation using the Density Functional Theory (DFT). Similarly, the morphological study reveals porous micrographs presenting aggregated and agglomerated particles of nanometric size and irregular shape. Structural and morphological analyzes predicted that the compound with x = 0.05 could be considered as a good candidate for application in the field of gas detection. This decrease was interpreted by the spin states of Fe4 +/Fe3 + and Co4 +/ Co3+ ions. In the last part of this work, we are also interested in the electrical study under air, vacuum and gas of our compounds. The results of the electrical measurements have shown that the resistance decreases for Co rate below 0.10 and then increases with higher rate. Similarly, electrical responses under gas have shown that our compounds are able to detect gases, with a variation of the electrical resistance easily measurable following exposure under different concentrations of both gases (NH3 and CO) and to deduce that the compound La0.8Ca0.1Pb0.1Fe0.95Co0.05O3 (x = 0.05) presents the best response towards the two tested gases.