Conception et optimisation de méthodes de synthèse chimique humide pour les matériaux thermoélectriques à base de chalcogénure de bismuth

La thèse porte sur le développement de stratégies de synthèse à reflux pour l’élaboration de matériaux thermoélectriques à base de chalcogénures de bismuth. Deux strategies sont développées pour augmenter leurs propriétés thermoélectriques.Une la première porte sur la nanostructuration des particules de Bi2Te3 sous forme de nanotubes. La seconde consiste au dopage de Bi2Te3 avec du sélénium avec la synthèse Bi2Te3-XSeX et à l’antimoine avec Bi2-XSbXTe3. La première stratégie repose sur le développement d’une nouvelle synthèse de Bi2Te3 par un mécanisme de diffusion de Kirkendall à l’échelle nanométrique Elle utilise les barreaux de tellure comme une matrice et le dodécanethiol, pour réduire le Bismuth (III) en Bi(0) qui va diffuser dans le tellure. Cette nouvelle méthodologie permet un contrôle précis de la morphologie des particules sous forme de nanotubes et de la composition avec une bonne cristallinité. La caractérisation thermoélectrique des échantillons optimisés a révélé une conductivité électrique prometteuse et un transport thermique réduit. Pour la seconde stratégie, la synthèse des ternaires (Bi2Te3-XSeX et Bi2-XSbXTe3) a demandé d’optimiser les paramètre de polyol comme le type de solvant et de précurseur, la quantité molaire de base, ou encore l’ajout d’un agent réducteur auxiliaire tel que le D-glucose. Ce travail montre l’impact de ces paramètres sur la morphologie et sur la pureté de la phase crystalline des particules. Cela a permis de mettre au point des conditions réactionnelles qui utilisent le D glucose en presence de base, ce qui a permis de preparer Bi2Te3-XSeX et de Bi2-XSbXTe3 avec une bonne pureté et une morphologie sous forme de plaquettes. Ce travail souligne le potentiel de l’approche par la synthèse à reflux et de la synthèse polyol pour la preparation de matériaux aux propriétés thermoélectriques.