Simulation, élaboration et caractérisation de l’effet des métaux de transition sur les propriétés des nanoparticules à base d’oxydes métalliques en vue de leur application dans le stockage d’énergie

Abstract

Ce travail présente une étude combinée expérimentale et théorique des films minces de Mn3O4 hausmannite dopés avec 6,25 % de Ni et de Zn, préparés par la méthode sol-gel. L'analyse structurale a confirmé la phase tétragonale avec une cristallinité améliorée et des changements induits par le dopage dans les paramètres du réseau et la microstructure. Les mesures optiques ont révélé une réduction de la bande interdite indirecte de 1,67 eV (non dopé) à 1,59 eV (Zn) et 1,43 eV (Ni), ainsi qu'une légère augmentation de l'indice de réfraction et de la constante diélectrique. La microscopie à force atomique (AFM) a montré une réduction de la hauteur des grains et de la rugosité de surface après dopage, tandis que les images SEM ont révélé une morphologie de type agranulaire. Les calculs DFT+U+RSCAN étaient en bon accord avec les résultats expérimentaux. Les tests électrochimiques ont démontré un comportement EDLC dominant avec de bonnes performances capacitives pour l’échantillon Mn3O4 pur, tandis que les échantillons dopés ont montré de faibles performances, suggérant qu’un ajustement supplémentaire des paramètres de synthèse est nécessaire pour obtenir un film mince de hausmannite prêt pour des applications de stockage d’énergie.