Nature des liaissons C-F dans divers matériaux carbonés fluorés par voie gazeuse et par voie plasma radiofréquence

Abstract

The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) study of fluorinated carbon materials has shown that the nature of C-F bonding as well as their relative amounts are dependent on the nature of the host carbon materials (carbon fibers, pyrocarbon, exfoliated graphite or carbon blacks), the heattreated treatments which increase the degree of graphitisation, the type of fluorination treatments (gaseous or plasma procedure) and the fluorination conditions. Various techniques such as X-ray diffraction, Transmission Electron Microscopy, Scanning Tunneling Microscopy and X-ray Photoelectron Spectroscopy have allowed to correlate the structure of carbon materials and their reactivity under active fluorinated species (F2 or F°). Moreover, the fluorination mechanisms associated with the intercalation of fluorine and the surface treatments have been proposed. At last, a kinetic study of deintercalation decomposition process of fluorinated intercalated carbon fibers has been investigated by the Controlled transformation Rate Thermal Analysis (CRTA).

L'étude par spectroscopie de photoélectrons X (XPS) de matériaux carbonés fluorés a montré que la nature de la liaison C-F ainsi que leur quantité relative dépendaient de nombreux facteurs tels que la nature du matériau carboné de départ (fibres de carbone, pyrocarbone, graphite exfolié ou noirs de carbone), les traitements thermiques qui augmentent leur degré de graphitation, le type de traitement de fluoration (voie gazeuse ou voie plasma) et les conditions de fluoration. L'utilisation de techniques aussi variées que la diffraction des rayons X, la microscopie électronique en transmission, la microscopie à effet tunnel et la spectroscopie de photoélectrons X nous a permis d'établir des corrélations entre la structure des matériaux carbonés et leur réactivité vis-à-vis des espèces fluorées actives (F2 ou F°). Grâce aux informations déduites de l'XPS, nous proposons également des mécanismes de fluoration relatifs à l'intercalation du fluor et aux traitements de surface. Enfin, l'analyse thermique à vitesse de transformation contrôlée (ATVC) des fibres de carbone intercalées par le fluor nous a permis de proposer un modèle de décomposition des composés d'intercalation.