Synthèse et caractérisation des couches minces Ni-Mo et Ni-Mo-W pour application à la réaction de dégagement d’hydrogène en milieu alcalin

Abstract

Le présent travail de thèse porte sur l’étude des couches minces Ni-Mo et Ni-Mo-W préparées par électrodéposition sur un substrat en Cu, à partir d’un bain de citrate de sodium. La première partie de ce travail est destinée à l’étude de l’influence des paramètres d’électrodéposition : la densité de courant, le rapport molaire Mo/Ni et la concentration du PVP, sur la microdureté des couches minces Ni-Mo en utilisant la méthode de Taguchi. Les résultats obtenus ont montré que la combinaison optimale pour une meilleure microdureté est A3B1C3. L’analyse chimique, par EDX, révèle la présence des atomes de Mo et de Ni dans les dépôts. L’analyse morphologique par MEB montre la formation de particules de forme sphérique. L’analyse par DRX des couches Ni-Mo déposées montre la formation d’une solution solide Ni(Mo) et la phase Ni4Mo. La seconde partie a été dévouée à l’étude de l'influence de la variation du pH de la solution, l'effet de la concentration de WO42-ainsi que l'influence simultanée pH-[WO42-]. L’analyse chimique des couches Ni-Mo-W obtenues en utilisant des solutions à différentes valeurs du pH (5.5, 6.5, 7.5) confirme la présence des atomes de Ni, de Mo et de W dans les dépôts. Les micrographies obtenues par MEB montrent que les particules sont de forme sphérique et que la surface des dépôts est compacte et change d’un aspect lisse à un aspect rugueux avec l’augmentation de la valeur du pH. Les résultats de la DRX montrent que toutes les couches Ni-Mo-W déposées présentent une structure amorphe. Les tests électrochimiques révèlent que la couche obtenue à pH=7.5 possède une meilleure activité catalytique pour la RDH. L'analyse EDX des couches Ni-Mo-W obtenues en variant simultanément le pH et la concentration des ions W [WO42-] montre que le Ni est l'élément majoritaire dans tous les dépôts et que les teneurs en Mo et en W dépendent de la valeur du pH et de la concentration des ions W [WO42-]. Les résultats de la DRX révèlent la formation d'une solution solide Ni (Mo, W) de structure CFC nanocristalline à pH = 4 et une structure amorphe à pH=7.5. Les dépôts préparés à pH = 4 ont une morphologie en forme d'aiguilles tandis qu'à pH = 7,5 on observe une surface régulière et poreuse. Les résultats de la chronopotentiométrie et de la spectroscopie d’impédance électrochimique ont montré que la composition spécifique Ni55.7Mo21W8 présente la meilleure activité électrochimique pour la RDH. L'analyse EDX des couches Ni-Mo-W obtenues à différentes concentrations en ions tungstène[WO42-] a confirmé la réduction électrochimique des ions de Ni, Mo et W. Les résultats de la DRX montrent la formation d’une solution solide nanocristalline Ni(Mo,W) de structure CFC. L'analyse par MEB montre que la surface des couches Ni-Mo-W possède des particules de forme sphérique avec une épaisseur de l’ordre de 4 μm.