Equipe Chimie et Electrochimie des Matériaux

Electrodéposition de matériaux

Les travaux développés visent à élaborer des protocoles de synthèse électrochimique de matériaux, que ce soit sous forme de films ou de nanostructures.

Le domaine d’application principal concerne les matériaux pour la conversion d’énergie, en particulier ceux à propriétés thermoélectriques (TE). Des revêtements d’alliages métalliques à base de zinc sont également étudiés en vue de leurs propriétés anti-corrosives dans le domaine de l’automobile.

Afin d’étudier les mécanismes de croissance des films, l’équipe a développé un banc de mesures in situ couplant des mesures électrochimiques, gravimétriques et ellipsométriques (collaboration avec le LCP-A2MC).

Projet :

ANR PRCI 3D ThermoNano, 2018-2022 (collaboration EMPA, Thun, Suisse)

Thèses :

• Ministère / Région 2019-2022, Karen Al Hokayem (collaboration Institut Charles Sadron)
• Thèse CIFRE 2021-2024, Charles Petit, en collaboration avec VALLOUREC

Articles :

• Development of microdevices for the in-plane thermoelectric characterization of deposited films, Journal of Materials Research and Technology 15 (2021) 1190-1200
   
• Morphological and chemical dynamics upon electrochemical cyclic sodiation of electrochromic tungsten oxide coatings extracted by in situ ellipsometry, Applied Optics 59 (2020) 3766-3772
   
• Electrodeposition of Tin Selenide from Oxalate-Based Aqueous Solution, Journal of The Electrochemical Society 167 (2020) 162502
   
• Influence of the electrolyte composition on the electrochemical dissolution behavior of forged Inconel 718, Journal of Applied Electrochemistry 50, 197-206 (2020)

Traitements hydrométallurgiques de matières premières secondaires (MPS)

Les travaux portent sur la mise au point de protocoles hydrométallurgiques innovants afin, notamment, de réduire le nombre d’étapes élémentaires.

Ainsi il a été proposé, au sein d’une même cellule, de coupler deux opérations unitaires : l’électrolixiviation et l’électrodéposition. Ce concept a été développé en milieu aqueux, notamment pour des déchets zincifères (oxyde Waelz et broyat de piles Zn/MnO₂), puis en milieu liquide ionique (platine d’électrodes de piles à combustible). Ce sujet est développé en étroite collaboration avec l’équipe de génie électrochimique du Laboratoire Réactions et Génie des Procédés de l’ENSIC (LRGP).

L’intercalation électrochimique, par réaction redox à température ambiante avec transfert électronique et ionique sur des réseaux hôtes semi-conducteurs, est depuis de nombreuses années une des compétences affirmées de l’équipe. Les finalités de ce mode d’action permettent de définir notamment des protocoles électrochimiques d’extraction/transfert d’ions lithium contenus dans les lixiviats acides issus du traitement des broyats de piles lithium et d’accumulateurs Lithium-ion.

Projet :

• ANR EE4Precious (2021-2024), collaboration LRP, CEA, Terra Nova Développement
• Carnot – THYMO (2021-2023)

Thèses :

• ANR 2021-2024, Calogera Bertoloni

Articles :

• Greening effect of slag cement-based concrete: Environmental and ecotoxicological impact, Environmental Technology & Innovation 22 (2021) 101467
   
• Use of Phytic Acid for the Removal of Iron in Hot Acidic Leachate from Zinc Hydrometallurgy, JOM (2021)
   
• Use of phytic acid for selective precipitation of undesirable metals (Al, Fe, Pb) contained in the leachates from hydrometallurgical processes, Journal of Environmental Chemical Engineering, 2021, 9 (4)
   
• Ionic Liquids as Extraction Media in a Two-Step Eco-Friendly Process for Selective Tantalum Recovery, ACS Sustainable Chemistry & Engineering 8, 1954-1963 (2020)

Elaboration

• Elaboration par électrodéposition de films à propriétés fonctionnelles (thermoélectriques, anticorrosion) en milieu aqueux et en milieu liquide ionique
   
• Elaboration de nanostructures unidimensionnelles à partir de matrices mésoporeuses ou par auto-assemblage

Caractérisation

• Mesure de facteur de puissance thermoélectrique (Seebeck, résistivité électrique) à température ambiante pour des films ou des ensembles de nanofils. Détermination de coefficient Seebeck localisé (à température ambiante) (Potential-Seebeck Microprobe, PSM)
   
• Caractérisation physico-chimique de déchets industriels (DRX, SFX, ICP, Analyse CHNS, ATG)
   
• Analyse de solutions par Spectrométrie à plasma à couplage inductif (ICP)
   
• Analyse chimique élémentaire semi-quantitative ou quantitative par Spectrométrie de fluorescence des rayons X (SFX) : poudres, échantillons massifs, couches minces et liquides.
   
• Caractérisation d’interfaces électrochimiques et de couches minces par ellipsométrie

Transfert technologique

• Développement d’électrolyte pour l’usinage électrochimique.
  Brevets : FR1873039, FR 1873037
   
• Revêtements anticorrosifs par électrodéposition.
  United States, 20180179642, DE102014004656 A1, DE102014004657 A1, WO2015149918 A1, DE102014004649 A1, DE102014004650 A1, DE102014004651 A1, DE102014004652 A1
   
• Procédé de récupération de platine, par voie électrochimique.
  FR 16 56293
   
• Membrane de séparation des électrolytes pour le transfert sélectif de cations.
  US2016/0082395
   
• Procédé de récupération sélective de l'or par voie de chimie verte à partir d'un élément contenant de l'or et un platinoïde.
  FR 2109750
   
• Procédé de traitement de déchets industriels minéraux pour obtenir un vitrifiat ayant des propriétés    hydrauliques, liant hydraulique routier obtenu.
  FR 2102207

Traitements hydrométallurgiques

• Récupération de métaux par lixiviation chimique et précipitation sélectives et électrodéposition
   
• Couplage électrolixiviation - électrodépôts en milieux aqueux et solvants ioniques (liquide ionique et solvants eutectiques profonds (DES))
   
• Méthodologie des plans d’expérience

Enseignants-Chercheurs

• Clotilde BOULANGER
• Nathalie LECLERC
• Sophie LEGEAI
• Eric MEUX
• Nicolas STEIN
• Alexandre ZIMMER

Personnels d'appui à la recherche

• Stéphanie MICHEL

Doctorants

• Calogera BERTOLONI
• Marianne L'HÔTE
• Axel TAHIR

Post-doctorants et CDD

• Benjamin ROTONNELLI