Abstract :
[fr] Les xérogels de carbone sont des candidats prometteurs pour une utilisation dans de nombreux domaines tels que le stockage de l’énergie électrochimique (anodes pour batteries Li-ion ou supercondensateurs), l’adsorption ou en tant que supports de catalyseurs (dont les électrocatalyseurs de pile à combustible PEM, par exemple) [1]. En plus de leur grande pureté, un des avantages principaux des xérogels de carbone est de pouvoir contrôler leur texture poreuse notamment via les conditions de synthèse [2, 3]. Ce sont les étapes de séchage et de pyrolyse qui permettent de moduler la texture finale des matériaux obtenus. Après vieillissement, les mélanges aqueux résorcinol-formaldéhyde mènent à des gels polymères susceptibles d’être convertis en polymères secs après séchage sous vide et, in fine, en xérogels de carbone après pyrolyse sous atmosphère inerte. Au cours de ces étapes, les produits obtenus restent cependant sous forme monolithique. Dans le cadre des applications pré-citées (catalyse, stockage électrochimique ou adsorption), il est néanmoins nécessaire de réduire les pièces monolithiques en particules de dimensions appropriées pour l’application cible. Dans ce cas, une étape clé est de pouvoir contrôler leur taille finale.
Le comportement à l’attrition de matériaux présentant différentes textures poreuses a été étudié en détail. Les broyages ont été effectués dans un broyeur planétaire en conditions sèche ou humide sur des gels polymères secs ainsi que sur des xérogels de carbone obtenus après pyrolyse à 800°C. La granulométrie laser à diffraction lumineuse ainsi que la microscopie électronique à balayage ont été utilisées afin d’évaluer la distribution des tailles particulaires de la poudre broyée.
Les résultats indiquent que la texture poreuse des matériaux, leur nature (polymère ou carbone) et leur dureté sont des facteurs significatifs qui influencent fortement les mécanismes de comminution/fragmentation lors du broyage, en particulier si l’on considère les xérogels de carbone. En effet, il apparait que le broyage par voie sèche de polymères secs (avant pyrolyse) semble être la manière la plus efficace pour obtenir une distribution de taille de particules homogène pour toutes les textures poreuses étudiées. Dans les conditions de broyage employées, il est possible d’obtenir des particules carbonées présentant une distribution de taille de particules centrée sur 10 µm, avec rétention de la texture mésoporeuse. Les résultats de cette recherche montrent également la possibilité d’utiliser la porosimétrie à intrusion de mercure en tant qu’outil pour évaluer simultanément la taille des mésopores ainsi que la taille des particules de matériaux broyés.
1. Yuan, X., Y.-J. Chao, Z.-F. Ma and X. Deng, Electrochemistry Communications, 9(10), 2591-2595 (2007).
2. Job, N., R. Pirard, J. Marien and J.-P. Pirard, Carbon, 42(3): p. 619-628 (2004).
3. Scherdel, C., R. Gayer and G. Reichenauer, J Porous Mater, 19(3): p. 351-360 (2012).