Elaboration de nanoparticules d'argent par réduction de sels métallo-organiques : contrôle de taille, stabilité, organisation et propriétés physiques

par Amandine Andrieux-Ledier

Thèse de doctorat en Chimie Physique

Sous la direction de Alexa Courty.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .


  • Résumé

    Cette thèse porte sur la synthèse de nanoparticules d’argent de taille contrôlée. Ces nanoparticules sont obtenues par réduction de sels d’argent métallo-organiques RAg(PPh3)n (R=Cl, Br ou NO3 et n=1 ou 3) par le tert-butylamine borane, en présence d’alcanethiols. Le choix flexible du groupement fonctionnel, du nombre de PPh3 dans ces sels ainsi que de la température de réaction, nous ont permis d’obtenir des nanoparticules d’argent habillées d’alcanethiols de diamètre contrôlé compris entre 2,5 et 7,1 nm. Nous avons mis en évidence l’échange des ligands PPh3 par les alcanethiols durant la croissance des nanoparticules. Alors que sous air sec, les nanoparticules d’argent sont stables, à l’air ambiant, nous observons leur abrasion. Ce processus est attribué à l’oxydation de l’argent par le couple redox O2/H2O. Le chauffage doux à l’air pendant 4 jours de nanoparticules d’argent organisées induit leur coalescence sous la forme de triangles d’argent cristallisés. De par leur uniformité en taille et forme, les nanoparticules d’argent forment des supracristaux, après dépôt sur un substrat solide dont les morphologies et les structures cristallines dépendent de la nature du solvant, de la longueur de chaîne alcanethiol et de la taille des nanoparticules. Par diffusion Raman basse-fréquence, nous avons montré que la cristallinité des nanoparticules affecte leurs vibrations. De plus, les nanoparticules d’argent organisées servent de substrat pour la diffusion Raman exaltée en surface (SERS) et donne un fort signal SERS des alcanethiols adsorbés à leur surface. Enfin, nous avons étendu cette approche à la synthèse de nanoparticules de cuivre de différentes tailles et formes

  • Titre traduit

    Elaboration of silver nanoparticles by reduction of metallo-organic salts : size-control, stability, organization and physical properties


  • Résumé

    This thesis was devoted first to the synthesis of size controlled silver nanoparticles. The nanoparticles are obtained by reducing a metallo-organic silver salt RAg(PPh3)n (R=Cl, Br or NO3 and n=1 or 3) with tert-butylamineborane in presence of alcanethiols. The flexible choice of functional group and number of PPh3 in these salts as well as of the reaction temperature allows us to obtain alkanethiol coated silver nanoparticles with diameter ranging from 2. 5 to 7. 1 nm, with a low size distribution. We get evidence that particle growth occurs via the ligand replacement of PPh3 by alkanethiol. Whereas under dry air, silver nanoparticles are stable, under ambient air, we observe their etching. This process is thus due to the oxidation of silver by the redox couple O2/H2O. By annealing organized silver nanoparticles at a mild temperature (50° C) during 4 days, we observe the formation of well crystallized silver triangles. Due to their uniformity in size and shape, silver nanoparticles have a strong tendency to form 3D supracrystals after deposition on a solid substrate. Their morphologies and crystalline structures are shown to depend on the nature of the solvent, alkanethiol chain length and nanoparticle size. Using low-frequency Raman scattering, we demonstrate that crystallinity of silver nanoparticles modifies their vibrations. We show that the self-organized silver nanoparticles can be used as Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) substrate and provide a high SERS signal of alkanethiol ligands. Finally, we show that it is possible to successfully generalize this metallo-organic approach to the synthesis of copper nanoparticles with different sizes and shapes

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Informations

  • Détails : 1 vol . (161 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 151-161. 128 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T Paris 6 2012 564
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