Browsing by Author "Makhloufi, Mohamed Cherif"

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Elaboration et caractérisation de nanoparticules et de polymères conducteurs pour la réalisation de matériaux composites multifonctionnels
(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2024) Makhloufi, Mohamed Cherif; Djelali, Nacer-Eddine(Directeur de thèse)
Cette thèse vise à améliorer les performances électrochimiques des matériaux pseudocapacitifs tels que le MnO2, le PPy, la PANI, le nanocomposite PPy/ZnO et le nanocomposite PANI/TiO2 pour les utiliser comme matière active dans les supercondensateurs. Les caractérisations physico-chimiques telles que l'IRTF, le DRX, le MEB-EDS, la surface BET, ainsi que les caractérisations électrochimiques telles que la voltampérométrie cyclique (CV) et la spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) ont été réalisées pour évaluer leurs performances et comprendre la relation entre leurs structures-propriétés et leurs performances électrochimiques. Le dioxyde de manganèse a été d'abord élaborée selon deux procédés, hydrothermal et par micro-ondes, afin d'obtenir différentes structures. Il a été observé une influence significative de la méthode de synthèse sur la morphologie et les performances des dioxydes de manganèse. La capacité spécifique a été calculée à 445 F.g-1 pour le MnO2-HT (synthèse hydrothermal) et à 577 F.g-1 pour le MnO2-MO (synthèse par micro-ondes). En outre, après 1000 cycles de charge-décharge, une perte de 15,7 % par rapport à la capacité spécifique initiale a été observée pour le MnO2-MO, ce qui indique une bonne stabilité électrochimique. La synthèse par micro-ondes a donc permis d'obtenir un matériau aux propriétés électrochimiques attractives, avec un gain de temps de synthèse considérable. Les performances des matériaux nanocomposites PPy/ZnO et PANI/TiO2 ont ensuite été évaluées avec succès. Ces matériaux ont été préparés par une simple polymérisation chimique in-situ, en utilisant la poudre de MnO2 comme agent d'oxydation. Les caractérisations électrochimiques ont révélé les excellentes performances du nouveau nanocomposite PPy/ZnO et PANI/TiO2, où leur capacité spécifique atteint respectivement 1299 F.g-1 et 1110 F.g-1. Ces valeurs sont supérieures à celles obtenues pour l'électrode PPy, qui est de 945 F.g-1, et pour l'électrode PANI, qui est de 800.25 F.g-1. L'introduction des nanoparticules (ZnO, TiO2) dans la matrice de polymère conducteur entraîne un effet synergique efficace entre les deux constituants, ce qui permet une amélioration de la conductivité électronique, de la capacité à haute vitesse de balayage et de la stabilité électrochimique durant le cyclage répétitif de charge/décharge. Ces bonnes performances électrochimiques indiquent que les poudres développées dans ce travail seraient prometteuses comme matériaux actifs pour les supercondensateurs à haute performance
Nanofibrous PANI/TiO2 Composite Synthesized with Sea Urchin-Shaped MnO2 Nanostructure for High-Performance Pseudocapacitors
(Springer, 2023) Makhloufi, Mohamed Cherif; Benhaddad, L.; Djelali, N.E.; Metref, F.; Amrane, C.; Hamidouche, F.
This study presents a novel approach for the fabrication of polyaniline (PANI) and its composite polyaniline/titanium dioxide (PANI/TiO2) with a unique porous nanofibrous morphology that exhibits excellent performance for supercapacitor applications. The synthesis method involves a facile chemical oxidative polymerization of aniline monomer using nanostructured MnO2 powder, synthesized via a hydrothermal method, as an oxidizing agent in the presence of TiO2 nanoparticles under acidic conditions. The morphology, composition, and structure of the fabricated powders are comprehensively characterized using scanning electron microscopy (SEM) combined with an energy dispersive spectroscopy (EDX), X-ray diffraction (XRD), and Fourier transform infrared spectra (FTIR). Electrochemical performance measurements, including cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), demonstrate that the as-prepared PANI nanofibers exhibit a specific capacitance of 800.25 F/g at a scan rate of 5 mV/s, which is attributed to the nanofibrous morphology that provides rapid charge transfer and easy electrolyte ions diffusion. Furthermore, the incorporation of TiO2 nanoparticles into the PANI matrix enhances the electrical conductivity and electrochemical stability, resulting in a high specific capacitance of 1110 F/g at a scan rate of 5 mV/s, while maintaining the cyclic stability with a retention rate of 95.3% after 1000th cycles. These results suggest that the as-prepared powders hold great potential for high-performance supercapacitor applications.