Coques de carbone remplies de métal

Les figures IV.16 et IV.17 présentent deux clichés MET de particules métalliques encapsulées par des graphènes. La nanotexture des graphènes est faible ; en effet, on observe des graphènes parfait de très faibles diamètres (L1 ∼ 1 nm) et des graphènes continus mais distordus, L2, dont les diamètres varient entre 1 et 3 nm. Cette organisation des graphènes autour de la particule métallique, connue depuis 30 ans au minimum, est décrite par Loiseau A. lorsqu’une particule métallique sursaturée en carbone subit un faible refroidissement (figure IV.18). La faible vitesse de ségrégation du carbone tend à former une enveloppe de graphènes continus autour de la particule métallique. A l’heure actuelle, il est possible de considérer que ce même type de phénomène est à l’origine de la formation de nos textures où le métal ne joue aucun rôle catalytique.Enfin, le cliché de diffraction électronique à la figure IV.19 indique que la structure carbonée est turbostratique et qu’elle contient d’autres éléments cristallins. Afin de déterminer la nature de ces éléments, le logiciel DD View 2004 version 3.03 a été utilisé. Dans un premier temps, les distances inter-réticulaires sont déterminées à partir de mesures réalisées sur le diffractogramme. Ainsi aux distances, d, mesurées : 2,2 cm ; 2,5 cm et 4,4 cm, correspondent les distances réticulaires suivantes : 2,85 Å ; 2,51 Å et 1,43 Å obtenues via la relation : dhkl, Å = 6,28 / d mesurée, cm. Notre milieu de synthèse contenant du fer, du carbone, de l’oxygène et de l’hydrogène, ces 4 éléments constituent les données d’entrée du logiciel. Ce dernier nous fournit alors la liste des composés cristallins contenant au moins un de ces éléments, avec les valeurs des 3 plans conduisant aux réflexions les plus intenses. Dans notre cas, il peut s’agir de l’oxyde de fer, Fe2O3, de réseau cubique. Ceci peut se relier à l’absence d’effet catalytique de ces particules métalliques, si elles n’ont jamais été en contact sous forme réduite avec le précurseur carboné

Textures de type « Papiers froissés » 

« Papiers froissés » de haute nanotexture

La texture globalement isotrope (mais localement fortement anisotrope) de ces composés carbonés nanostructurés est dite en « papiers froissés » car elle ressemble parfaitement à celle que l’on obtient en froissant une feuille de papier. La figure IV.20 présente un cliché MEB d’un échantillon homogène possédant cette texture particulière et décrite notamment dans les travaux de Oberlin [8] et De Fonton [9]. Figure IV. 20 : Cliché MEB d’un produit synthétisé possédant la texture dite en « papiers froissés ». Les clichés MET des figures IV.21 et 22 mettent en évidence une « haute » nanotexture caractérisée par des domaines cohérents composés de graphènes continus et distordus de grands diamètres (L2 et L1) ; en effet, les diamètres des L2 et L1 peuvent mesurer respectivement 50 nm et 25 nm. Quelques Textures de type « papiers froissés » et « microporeux » Chapitre IV : Caractérisations des produits synthétisés 215 franges de Bragg (visibles à la figure IV.21 et plus particulièrement à la figure IV.23) révèlent une importante épaisseur d’empilement cohérent de graphènes continus, N (jusqu’à 10 nm). D’une manière générale, on observe que les diamètres des domaines L1 tendent à se rapprocher de ceux des L2 avec toutefois des domaines L2 plus étendus sur les bords. De plus, une hétérogénéité apparaît au niveau de l’épaisseur d’empilement des graphènes suivant la position des domaines cohérents (bords ou centre). Ainsi, on mesure des épaisseurs d’empilements inférieures à 0,5 nm sur les bords et des épaisseurs de 2 nm au centre (figure IV.22).