Élaboration de nanoparticules par ablation laser de cibles métalliques en milieu liquide et applications en catalyse

par Rami Mahfouz

Thèse de doctorat en Matériaux

Sous la direction de Jean-Claude Bertolini.

Soutenue en 2008

à Lyon 1 .


  • Résumé

    Nous avons élaboré des nanoparticules par ablation laser en milieux liquides, avec un laser YAG (λ = 532 nm, pulse : 10Hz, 8ns, 40mJ) focalisé sur des cibles métalliques (Ni, Pd, Au) et bimétalliques (Au75Ag25, Ni75Pd25). Les caractéristiques physico-chimiques des nanoparticules formées ont été étudiées par ICP, TEM, EDX, UV-vis, XPS et PIXE. Dans le cas d'une cible de Ni dans l'eau des nanoparticules NiO, dont la taille diminue avec le temps d'ablation laser, ont été obtenues. L'effet du solvant sur les caractéristiques des nanoparticules a été étudié pour le Pd (eau et toluène) et l'Au (eau et MCH). Dans le cas du Pd, les particules obtenues dans l'eau présentent la structure cfc attendue ; celles obtenues dans le toluène ont une structure différente et sont souvent enrobées de carbone. Ceci est parfois le cas pour les plus grosses particules d'Au synthétisées dans le MCH. Les colloïdes de Pd déposés sur α-Al2O3 ont été testés dans l'oxydation totale du méthane. Les colloïdes d'or dans le MCH, testés dans l'époxydation du trans-stilbène, ont montré une bonne activité et une très bonne sélectivité en époxyde des plus petites particules d'or non supportées. Dans le cas des bimétalliques, nous avons obtenu des nanoparticules Au-Ag de composition identique à celle de la cible ; pour Ni-Pd, les particules obtenues sont homogènes en composition, mais celle-ci varie en fonction du temps d'ablation, et tend vers la composition nominale de la cible pour les plus forts temps. En conclusion, l'ablation laser en milieu liquide s'avère prometteuse pour obtenir des nanoparticules en solution, qui peuvent trouver des applications en catalyse, en particulier en milieu liquide


  • Résumé

    We synthesized colloidal nanoparticles by laser ablation in liquids using a YAG laser (λ = 532 nm, pulse : 10Hz, 8ns, 40mJ) focused on metallic (Ni, Pd, Au) and bimetallic (Au75Ag25, Ni75Pd25) targets. The physico-chemical characteristics of the nanoparticles formed in solution were studied by ICP, TEM, EDX, UV-vis, XPS and PIXE. For Ni target in water, NiO nanoparticles were obtained. Their mean size decreases when laser ablation time increases. The effect of the solvent on the nanoparticles characteristics was studied for a Pd target (water and toluene) and on Au target (water and MCH). In the case of Pd, the particles obtained in water present fcc structure ; those obtained in toluene have a different structure and are often coated with carbon. This is also the case for some of the larger Au particles synthesized in MCH. Pd aqueous colloids were disposited on α-Al2O3, and were tested in the reaction of total oxidation of methane. Gold colloids in MCH were used as-prepared in the reaction of epoxidation of trans-stilbene, showing a good activity and a very food selectivity towards epoxide for the smallest unsupported gold particles. For bi-metallic samples Au75Ag25 and Ni75Pd25. We succeeded in preparing Au-Ag nanoparticles with homogeneous composition, similar to the one of the target. For Ni-Pd, the particles obtained are homogeneous in composition but it depends on the time of ablation, and approaches the nominal composition of the target for the higest time of ablation. In concoulsion, laser ablation in liquids is a promising method to obtain solutions of nanoprticles, which may find applications, particularly for catalysis in liquid media

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  • Détails : 1 vol. (136 f.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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