Oxyde de graphène réduit et ses composites : préparation radiolytique et applications

L'élaboration de matériaux à base de graphène fait l'objet, depuis longtemps, d'une intense activité de recherche. Ces matériaux présentent en effet des propriétés physico-chimiques fort intéressantes ayant des impacts potentiels sur l'ensemble des secteurs industriels et plus particulièrement dans le stockage de l'énergie. Plusieurs méthodes de synthèse ont d'ores et déjà été développées. Cependant, ces méthodes mènent souvent à des matériaux aux caractéristiques structurales et aux propriétés physico-chimiques variables, ce qui limite de fait, leur utilisation et leur industrialisation. Par conséquent, le premier défi à relever consiste à développer une méthodologie innovante, qui se révèlerait simple, efficace, reproductible et économique pour la production de tels matériaux à base de graphène. Le présent travail de thèse porte sur la synthèse en solution aqueuse, selon une voie radiolytique originale, de l'oxyde de graphène réduit (OGr) et de plusieurs de ses composites à partir d'oxyde de graphène (OG) commercial. Les matériaux radiosynthétisés, que ce soit l'oxyde de graphène réduit ou ses composites à base de nanoparticules métalliques (Ag) ou de polymères conducteurs (PEDOT), ont été caractérisés par des techniques spectroscopiques (UV-Vis, ATR-FTIR, EDX, XPS, Raman) et microscopiques (TEM, SEM) complémentaires. La stabilité thermique de ces matériaux a été étudiée par thermogravimétrie (ATG) alors que leur utilisation dans des applications de stockage de l'énergie a été évaluée par voie électrochimique (CV) et par spectrométrie photoélectronique UV (UPS). Les résultats issus de ce travail et obtenus par radiolyse ont bien entendu été comparés à ceux obtenus dans la littérature par les méthodes de synthèse traditionnelles. Ils démontrent d'abord, sans ambiguïté, que la radiolyse est une voie pertinente pour la préparation de matériaux à base de graphène et laissent ensuite augurer de très prometteuses applications industrielles des matériaux radiosynthétisés, en particulier dans le domaine du stockage de l'énergie.