REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE LENSEIGNEMENT

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Faculté des Sciences Appliquées Département de Génie des Procédés Travail fin d'études MASTER ACADEMIQUE Domaine : Sciences et Technologies Filière: Industries Pétrochimiques Spécialité : Génie de Raffinage Thème : Élaboration d’un matériau d’électrode à base d’or / poly aniline / bioxyde de manganèse Présenté par Melle. KHENNOUS kaouther Encadreur D r. SELLOM Djamel Soutenu publiquement le 26 / 06 / 2018

Plan de travail Introduction I. Appareillage électrochimique II. Produits chimiques III. Techniques électrochimiques IV. Partie expérimentale V. Résultats Conclusion

Introduction Les électrodes modifiées sont des matériaux d’électrodes ayant subi un dépôt d’une substance à sa surface. Cette substance confère à cette nouvelle électrode toutes ses propriétés chimiques, physiques et optiques (électrochimique, catalytique, photochimique etc. …) des espèces adsorbées ou fixées à leur surface et donnant ainsi naissance au concept de l’électrode modifiée, dont le but est de contrôler la réaction électrochimique qui se déroule à l'interface électrode- électrolyte.

I. Appareillage électrochimique Les expériences électrochimiques sont réalisées par un appareil Voltalab PGZ 301 piloté par un logiciel volta-mastère 4 dans un ordinateur qui enregistre les données expérimentales. Le montage expérimental du système électrochimique est représenté sur la figure I. 1. Figure. I. 1. Schéma de montage expérimental du système électrochimique.

Les mesures électrochimiques ont été réalisées dans une cellule électrochimique à trois électrodes. Les trois électrodes utilisées pendant ce travail sont les suivantes: • Electrode de travail: c’est un fil d'or, pour l'étude cinétique d'une surface égale à 0, 07 cm 2. • Electrode auxiliaire appelé aussi une contre électrode : c’ est un fil de platine. • Electrode de référence (ER): à calomel saturé.

II. Produits chimiques v Les solvants sont l’eau distillée (H 2 O) et l’acide sulfurique (H 2 SO 4). v Les électrolytes supports sont le chlorure de potassium (KCl) et sulfate de sodium (Na 2 SO 4). v Les réactifs sont le chlorure de manganèse (Mn. Cl 2 ) et le monomère aniline (C 6 H 5 N). III. Techniques électrochimiques Nous avons utilisé comme technique: ü La voltamétrie cyclique. ü La chronoampérométrie.

IV. Partie expérimentale Dans la partie expérimentale nous avons fixé comme but: A. La préparation des électrodes modifiées: v Par un film métallique [ bioxyde de manganèse (Mn. O 2) ]. v Par un film de polymère [poly aniline (PANI)]. v Par un film de polymère contenant des microparticules métalliques [bioxyde de manganèse déposé sur la poly aniline].

B. La détermination des conditions optimales: v Concernant l’électrodéposition du manganèse (+II) sur une électrode d'or les paramètres optimisé sont [ le nombre de cycles, la concentration, le p. H et la vitesse de balayage]. v Pour l’électro-polymérisation du monomère aniline sur une électrode d'or le seul paramètre était [ le potentiel imposé]. v En fin pour l’étape de l’électrodéposition du manganèse (+II) sur une électrode d'or modifiée par un film de poly aniline nous avons étudié les condition optimales de [ la durée de l’électro-polymérisation ainsi que la durée de trempage].

V. Résultats A. La préparation des électrodes modifiées: v Premièrement par un film de bioxyde de manganèse est effectuée par trempage de l’électrode d’or dans une solution de chlorure de manganèse (Mn. Cl 2). v En suite modifié par un film de poly aniline est effectuée par trempage de l’électrode d’or dans une solution de monomère aniline (C 6 H 5 N). v En fin celle qui est modifié par un film de poly aniline contenant des microparticules de bioxyde de manganèse est effectuée par trempage de l’électrode modifiée par un film de poly aniline dans une solution de chlorure de manganèse (Mn. Cl 2).

B. La détermination des conditions optimales: v Les meilleurs résultats de l’électrodéposition de manganèse (+II): Ont été obtenus avec une concentration en chlorure de manganèse de l’ordre de 10 -3 M, une vitesse de balayage de 100 m. V/s, un p. H= 5 et un potentiel imposé à 1200 m. V/ECS. v Les meilleurs résultats de l’électro-polymérisation du monomère aniline: Ils ont été obtenus avec un potentiel imposé à 750 m. V/ECS. v Les meilleurs résultats de l’électrodéposition de manganèse (+II) dans une électrode d'or modifiée par un film de poly aniline : Ont été obtenus avec une durée de l’électropolymérisation de monomère aniline de 10 minutes et une durée de trempage de 5 minutes.

Figure V. 1. Courbe de voltamétrie cyclique sur une électrode d'or pour 0, 4 M en (KCl) à vitesse de balayage V=100 m. V/s.

Figure V. 2. Courbe de voltamétrie cyclique d'oxydoréduction du manganèse (+II) tracée sur une électrode d'or (dans une solution aqueuse 10 -3 M en Mn. Cl 2 et 0, 4 M en KCl.

Figure V. 3. Courbe de voltamétrie cyclique d'oxydoréduction du manganèse (+II) par des balayages successifs à V=100 m. V/s.

Figure V. 4. Courbes de voltamétrie cyclique d'oxydoréduction du manganèse (+II) dans des solutions aqueuses 0. 4 M en KCl et Mn. Cl 2 de différentes concentrations: 5*10 -2, 10 -2 et 10 -3 M.

Figure V. 5. Courbes de voltamétrie cyclique d'oxydoréduction du manganèse (+II) dans des solutions aqueuses 103 M en Mn. Cl et 0, 4 M en KCl à différents p. H : 7, 6 et 5.

Figure V. 6. Courbes de voltamétrie cyclique d'oxydoréduction du manganèse (+II) dans des solutions aqueuses 10 -3 M en Mn. Cl 2 et 0, 4 M en KCl à différentes vitesses de balayage : 30, 50 et 100 m. V/s.

Figure V. 7. Variation de densité de courants en fonction de la racine carrée de la vitesse de balayage.

Figure V. 8. Courbe de chronoampérométrie d'électrodéposition du manganèse (+II) tracée sur une électrode d'or (S=0, 07 cm 2) dans une solution aqueuse 10 -3 M en Mn. Cl 2 et 0, 4 M en KCl.

Figure V. 9. Courbes de chronoampérométrie d'électrodéposition du manganèse (II) à différents potentiels imposés : 1150, 1200 et 1250 m. V/ECS.

Figure V. 10. Courbe de voltamétrie cyclique de l’électro-polymérisation de monomère dans une solution aqueuse 0, 5 ml en C H N et 0, 5 M en Na SO et 1 M en H SO à 20 cycles et v=100 m. V/s.

Figure V. 11. Courbe de chronoampérométrie d'électro polymérisation de monomère aniline à potentiel imposé à 750 m. V/ECS.

Figure V. 12. Courbes de chronoampérométrie d'électro-polymérisation de monomère aniline à différents potentiels imposés : 700, 750 et 800 m. V/ECS.

Figure V. 13. Courbe d'oxydation anodique du manganèse (+II) dans une solution aqueuse 0, 4 M en KCl à v=100 m. V/s.

Figure V. 14. Courbes d'oxydation anodique du manganèse (+II) à différentes durées de trempage : 3, 7 et 5 minutes.

Figure V. 15. Courbes d'oxydation anodique du manganèse (+II) à différentes durées de l'électro-polymérisation: 10, 15 et 20 minutes.

Conclusion L’électrodéposition du manganèse (+II) dans le film de polymère est effectuée par trempage de l’électrode d’or modifiée par un film de poly aniline dans une solution de chlorure de manganèse (Mn. Cl 2). La présence du manganèse incorporé est confirmée par la présence d’un pic d’oxydation au cours de l’étude par voltammétrie cyclique. L’oxydation du manganèse nous permet de synthétiser et de précipiter le bioxyde de manganèse dans le film de polymère. Une influence très importante sur l’électrodéposition du manganèse dans le film de polymère est due essentiellement au p. H du milieu, à la concentration de la solution d’électrodéposition , à la vitesse de balayage, au potentiel imposé, à la durée de l'électro-polymérisation de monomère aniline et la durée de trempage.

Merci pour votre attention