Synthèse et étude des propriétés structurales, thermodynamiques et catalytiques de nanocatalyseurs bimétalliques Au-Pd par microscopie électronique en transmission corrigée des aberrations

par Nhat Tai Nguyen

Thèse de doctorat en Matière condensée et interfaces

Sous la direction de Christian Ricolleau.

Soutenue en 2015

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec Université Paris Diderot - Paris 7 (autre partenaire) .


  • Résumé

    Dans cette thèse, des nanoparticules (NPs) Au-Pd bimétalliques ont été synthétisées et leur structure à l'échelle atomique étudiée par microscopie électronique en transmission corrigée des aberrations pour déterminer l'influence de celle-ci sur les propriétés catalytiques et thermodynamiques. Les NPs Au-Pd de taille et de composition contrôlées ont été fabriquées par ablation laser pulsé sur différents supports cristallins (NaCI, MgO, Ti02, Zr02) et du carbone amorphe. L'imagerie MET à haute résolution des NPs a montré que leur morphologie d'équilibre est de type octaédrique tronquée. Sur des supports d'oxydes, diverses relations d'épitaxie sont observées entre les NPs et leur support. Connaissant la forme exacte des NPs, nous avons pu déterminer l'énergie d'interface et la tension linéaire dans ces systèmes en utilisant un modèle de Wulff-Kaishew généralisé combiné à des mesures de distances dans des images MET en projection prise parallèle à l'interface métal-support. Les performances catalytiques des NPs Au-Pd sur supports d'oxyde ont ensuite été testées dans deux réactions : l'hydrogénation du 1,3-butadiène et l'oxydation du monoxyde de carbone. Finalement, en étudiant la structure de NPs Au-Pd traitées thermiquement dans le vide, nous avons apporté la première preuve expérimentale de l'existence des phases chimiquement ordonnées L10 et L12 dans le nanoalliage Au-Pd à des températures élevées (500-600°C). La mise en ordre chimique est accompagnée par un mûrissement d'Ostwald à deux vitesses thermiquement activé.


  • Résumé

    In this thesis, bimetallic Au-Pd nanoparticles (NPs) were synthesized and their structure at the atomic scale studied by aberration-corrected transmission electron microscopy to determine its influence of the structure on the catalytic and thermodynamic properties of the NPs. Au-Pd NPs with controlled size and composition were deposited on both crystalline surfaces (NaCI, MgO, Ti02, Zr02) and amorphous carbon by pulsed laser deposition. High-resolution TEM imaging of the NPs shows that their equilibrium shape is of truncated octahedral type. On oxide supports, various epitaxial relationships of Au-Pd NPs with the supports were established. Knowing the exact shape of the NPs, we have determined the interface and triple-line energies in these particle-oxide support systems by using a model-Wulff-Kaishew generalized combined with distance measurements in TEM images of projection taken parallel to the metal-substrate interface. Moreover, the catalytic performances of Au-Pd nanoparticles deposited on oxide substrates were tested in two reactions: hydrogenation of 1,3-butadiene and oxidation of carbon monoxide. Furthermore, by subjecting these Au-Pd nanoparticles at high temperature annealing treatments in vacuum, we have provided the first experimental evidence of the existence of chemically ordered phases L1 0 and L1 2 in Au-Pd nanoalloy at high temperature (500-600°C). The chemical ordering is shown to proceed in parallel with a thermally-activated two-tier Ostwald ripening process.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (240 p.)
  • Annexes : 168 réf. Annexes

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  • Cote : TS (2015) 033
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