REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR
ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
Faculté des Sciences Appliquées
Département de Génie des Procédés
Travail fin d'études
MASTER ACADEMIQUE
Domaine : Sciences et Technologies
Filière: Industries Pétrochimiques
Spécialité : Génie de Raffinage
Thème :
Élaboration d’un matériau d’électrode à base
d’or / poly aniline / bioxyde de manganèse
Présenté par
Melle. KHENNOUS kaouther
Encadreur
D r. SELLOM Djamel
Soutenu publiquement le 26 / 06 / 2018

Plan de travail
Introduction
I. Appareillage électrochimique
II. Produits chimiques
III. Techniques électrochimiques
IV. Partie expérimentale
V. Résultats
Conclusion

Introduction
Les électrodes modifiées sont des matériaux d’électrodes ayant subi un
dépôt d’une substance à sa surface. Cette substance confère à cette nouvelle
électrode toutes ses propriétés chimiques, physiques et optiques
(électrochimique, catalytique, photochimique etc.…) des espèces adsorbées ou
fixées à leur surface et donnant ainsi naissance au concept de l’électrode
modifiée, dont le but est de contrôler la réaction électrochimique qui se déroule
à l'interface électrode- électrolyte.

I. Appareillage électrochimique
Les expériences électrochimiques sont réalisées par un appareil Voltalab PGZ 301 piloté
par un logiciel volta-mastère 4 dans un ordinateur qui enregistre les données expérimentales.
Le montage expérimental du système électrochimique est représenté sur la figure I.1.
Figure. I.1. Schéma de montage expérimental du système électrochimique.

Les mesures électrochimiques ont été réalisées dans une cellule électrochimique à trois
électrodes.
Les trois électrodes utilisées pendant ce travail sont les suivantes:
• Electrode de travail: c’est un fil d'or, pour l'étude cinétique d'une surface égale à 0,07 cm2.
• Electrode auxiliaire appelé aussi une contre électrode : c’ est un fil de platine.
• Electrode de référence (ER): à calomel saturé.

II. Produits chimiques
 Les solvants sont l’eau distillée (H2O) et l’acide sulfurique (H2SO4).
 Les électrolytes supports sont le chlorure de potassium (KCl) et sulfate de sodium
(Na2SO4) .
 Les réactifs sont le chlorure de manganèse (MnCl2 ) et le monomère aniline (C6H5N).
III. Techniques électrochimiques
Nous avons utilisé comme technique:
 La voltamétrie cyclique.
 La chronoampérométrie.

IV. Partie expérimentale
Dans la partie expérimentale nous avons fixé comme but:
A. La préparation des électrodes modifiées:
 Par un film métallique [ bioxyde de manganèse (MnO2) ].
 Par un film de polymère [poly aniline (PANI)].
 Par un film de polymère contenant des microparticules métalliques [bioxyde de
manganèse déposé sur la poly aniline].

B. La détermination des conditions optimales:
 Concernant l’électrodéposition du manganèse (+II) sur une électrode d'or les
paramètres optimisé sont [ le nombre de cycles, la concentration, le pH et la vitesse
de balayage].
 Pour l’électro-polymérisation du monomère aniline sur une électrode d'or le seul
paramètre était [ le potentiel imposé].
 En fin pour l’étape de l’électrodéposition du manganèse (+II) sur une électrode d'or
modifiée par un film de poly aniline nous avons étudié les condition optimales de [ la
durée de l’électro-polymérisation ainsi que la durée de trempage].

V. Résultats
A. La préparation des électrodes modifiées:
 Premièrement par un film de bioxyde de manganèse est effectuée par trempage de
l’électrode d’or dans une solution de chlorure de manganèse (MnCl2).
 En suite modifié par un film de poly aniline est effectuée par trempage de l’électrode
d’or dans une solution de monomère aniline (C6H5N).
 En fin celle qui est modifié par un film de poly aniline contenant des microparticules
de bioxyde de manganèse est effectuée par trempage de l’électrode modifiée par un
film de poly aniline dans une solution de chlorure de manganèse (MnCl2).

B. La détermination des conditions optimales:
 Les meilleurs résultats de l’électrodéposition de manganèse (+II): Ont été obtenus avec
une concentration en chlorure de manganèse de l’ordre de 10-3 M, une vitesse de balayage de
100 mV/s, un pH= 5 et un potentiel imposé à 1200 mV/ECS.
 Les meilleurs résultats de l’électro-polymérisation du monomère aniline: Ils ont été
obtenus avec un potentiel imposé à 750 mV/ECS.
 Les meilleurs résultats de l’électrodéposition de manganèse (+II) dans une électrode
d'or modifiée par un film de poly aniline : Ont été obtenus avec une durée de l’électro-
polymérisation de monomère aniline de 10 minutes et une durée de trempage de 5 minutes.

Figure V.1. Courbe de voltamétrie cyclique sur une électrode d'or pour 0,4 M en (KCl) à vitesse
de balayage V=100 mV/s.
-2 -1 0 1 2
-0.005
-0.004
-0.003
-0.002
-0.001
0.000
0.001
0.002
Densité
de
courant
i
(mV/cm
2
)
Potentiel E(V/ECS)
Essai à blanc
Domaine de stabilité entre -1,5 et 1,5V/ECS

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
-0.0005
0.0000
0.0005
0.0010
0.0015
0.0020
0.0025
0.0030
0.0035
Densité
de
courant
i
(mV/cm
2
)
Potentiel E (V/ECS)
Figure V.2. Courbe de voltamétrie cyclique d'oxydoréduction du manganèse (+II) tracée sur une électrode
d'or (dans une solution aqueuse 10-3 M en MnCl2 et 0,4 M en KCl.

-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
-0.0005
0.0000
0.0005
0.0010
0.0015
0.0020
0.0025
0.0030
0.0035
Densité
de
courant
i
(mV/cm
2
)
Potentiel E(V/ECS)
Figure V.3. Courbe de voltamétrie cyclique d'oxydoréduction du manganèse (+II) par des balayages successifs à
V=100 mV/s.

Figure V.4. Courbes de voltamétrie cyclique d'oxydoréduction du manganèse (+II) dans des solutions aqueuses 0.4 M
en KCl et MnCl2 de différentes concentrations: 5*10-2, 10-2 et 10-3 M.
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
-0.0005
0.0000
0.0005
0.0010
0.0015
0.0020
0.0025
0.0030
0.0035
Densité
de
courant
i
(mV/cm
2
)
Potentiel E(V/ECS)
Mn (+II) 5*10
-2
M
Mn (+II) 10
-2
M
Mn (+II) 10
-3
M

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
-0.0005
0.0000
0.0005
0.0010
0.0015
0.0020
0.0025
0.0030
0.0035
0.0040
Densité
de
courant
i
(mV/cm
2
)
Potentiel E (V/ECS)
pH=7
pH=6
pH=5
Figure V.5. Courbes de voltamétrie cyclique d'oxydoréduction du manganèse (+II) dans des solutions aqueuses
103 M en MnCl et 0,4 M en KCl à différents pH : 7, 6 et 5.

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
-0.0005
0.0000
0.0005
0.0010
0.0015
0.0020
0.0025
0.0030
0.0035
0.0040
Densité
de
courant
i
(A/cm²)
Potentiel E (V/ECS)
30 mV/s
50 mV/s
100 mV/s
Figure V.6. Courbes de voltamétrie cyclique d'oxydoréduction du manganèse (+II) dans des solutions aqueuses
10-3 M en MnCl2 et 0,4 M en KCl à différentes vitesses de balayage : 30, 50 et 100 mV/s.

5 6 7 8 9 10
0.0024
0.0026
0.0028
0.0030
0.0032
I
pa
(A/cm
2
)
V
1/2
(mV/s)
Figure V.7. Variation de densité de courants en fonction de la racine carrée de la vitesse de balayage.

0 100 200 300 400 500 600
0.0015
0.0020
0.0025
0.0030
0.0035
0.0040
2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.0020
0.0021
0.0022
0.0023
0.0024
0.0025
0.0026
0.0027
Densité
de
courant
i
(
mV/cm
2
)
Temps (s)
I II III
Densité
de
courant
i
(mV/cm
2
)
Temps(s)
Figure V.8. Courbe de chronoampérométrie d'électrodéposition du manganèse (+II) tracée sur une
électrode d'or (S=0,07 cm2) dans une solution aqueuse 10-3 M en MnCl2 et 0,4 M en KCl.

0 100 200 300 400 500 600
0.0015
0.0020
0.0025
0.0030
0.0035
0.0040
0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4
0.0000
0.0005
0.0010
0.0015
0.0020
0.0025
Densité
de
courant
i
(
mV/cm
2
)
Potentiel E(V/ECS)
*
1250
*
1200
*
1150
Densité
de
courant
i
(mV/cm
2
)
Temps (s)
1150 mV/ECS
1200 mV/ECS
1250 mV/ECS
Figure V.9. Courbes de chronoampérométrie d'électrodéposition du manganèse (II) à différents potentiels imposés :
1150, 1200 et 1250 mV/ECS.

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
-0.03
-0.02
-0.01
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
Densité
de
courant
i
(mV/cm
2
)
Potentiel E (V/ECS)
Figure V.10. Courbe de voltamétrie cyclique de l’électro-polymérisation de monomère dans une
solution aqueuse 0,5 ml en C H N et 0,5 M en Na SO et 1 M en H SO à 20 cycles et v=100 mV/s.

0 100 200 300 400 500 600
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0 10 20 30 40 50 60
0.0000
0.0005
0.0010
0.0015
0.0020
Densité
de
courant
i
(
mV/cm
2
)
Temps (s)
I II
Densité
de
courant
i
(mV/cm
2
)
Temps (s)
Figure V.11. Courbe de chronoampérométrie d'électro polymérisation de monomère aniline à potentiel imposé à
750 mV/ECS.

-100 0 100 200 300 400 500 600 700
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
Densité
de
courant
i
(mV/cm
2
)
Temps (s)
700 mV/ECS
750 mV/ECS
800 mV/ECS
Figure V.12. Courbes de chronoampérométrie d'électro-polymérisation de monomère aniline à différents potentiels
imposés : 700, 750 et 800 mV/ECS.

0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
-0.002
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
0.016
0.018
0.020
Densité
de
courant
I
(mV/cm
2
)
Potentiel E (V/ECS)
Figure V.13. Courbe d'oxydation anodique du manganèse (+II) dans une solution aqueuse 0,4 M en KCl à
v=100 mV/s.

0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
-0.002
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
0.016
0.018
0.020
Densité
de
courant
i
(mV/cm
2
)
Potentiel E (V/ECS)
3 minutes
5 minutes
7 minutes
Figure V.14. Courbes d'oxydation anodique du manganèse (+II) à différentes durées de trempage : 3, 7
et 5 minutes.

0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
0.000
0.005
0.010
0.015
0.020
Densité
de
courant
I
(mV/cm
2
)
Potentiel E (V/ECS)
10 minutes
15 minutes
20 minutes
Figure V.15. Courbes d'oxydation anodique du manganèse (+II) à différentes durées de l'électro-polymérisation:
10, 15 et 20 minutes.

Conclusion
L’électrodéposition du manganèse (+II) dans le film de polymère est effectuée par trempage
de l’électrode d’or modifiée par un film de poly aniline dans une solution de chlorure de
manganèse (MnCl2). La présence du manganèse incorporé est confirmée par la présence d’un pic
d’oxydation au cours de l’étude par voltammétrie cyclique. L’oxydation du manganèse nous
permet de synthétiser et de précipiter le bioxyde de manganèse dans le film de polymère. Une
influence très importante sur l’électrodéposition du manganèse dans le film de polymère est due
essentiellement au pH du milieu, à la concentration de la solution d’électrodéposition , à la
vitesse de balayage, au potentiel imposé, à la durée de l'électro-polymérisation de monomère
aniline et la durée de trempage.

Merci pour votre attention