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NanoSciences de Paris
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Oxydes en basses dimensions

Nanopoudres d’oxydes de métaux : synthèse et caractérisation physico-chimique

Contacts : Slavica Stankic, Jacques Jupille

Les nanopoudres - agglomérats de nanoparticules ou nanoclusters ultrafins - sont d’un grand intérêt scientifique car ils sont un pont entre les matériaux volumiques et les structures atomiques ou moléculaires. Diverses techniques de préparation telles que la combustion métallique, la synthèse chimique en phase vapeur ou le procédé sol-gel sont utilisées dans notre laboratoire afin de fabriquer des échantillons de nanopoudres avec des propriétés relativement uniformes. Leur caractérisation est réalisée via des études spectroscopiques qui visent à l’identification des sites de surface en fonction de leur structure électronique et géométrique. Cela peut nous permettre d’élucider leur rôle dans divers processus allant de la chimie des surfaces hétérogènes aux applications optiques et électroniques.

 

JPEG Figure : clichet par microscope électronique à transmission de différentes poudres produites au laboratoire.

Dans notre groupe, il y a trois grands orientations en ce qui concerne les études sur les nanopoudres :

  • Les oxydes de métaux purs (tels que MgO, ZnO) : obtenir des nano-poudres à forte surface spécifique et maîtriser l’abondance et la nature des sites réactifs sous-coordonnés (marches, coins) au travers des conditions opératoires de synthèse.
  • Oxydes de métaux mixtes (MgxZn1-xO) : obtenir des nanomatériaux avec de nouvelles propriétés : optiques, catalytique, antibactériennes.
  • Nanoparticules de métaux nobles supportées (Ag/MgO, Au/MgO) : afin d’étudier les relations epitaxiales et les formes d’équilibres des nanoparticules métalliques sur des surfaces complexes de MgO.

 

La caractérisation comprend habituellement une combinaison des trois techniques suivantes :

  • Spectroscopie FTIR en mode transmission/réflexion pour l’analyse des sites de surface des poudres avec des molécules sondes (H2, CO, H2O) dans une gamme de pression de 10-7 à 103 Pa.
  • Spectroscopie de photoluminescence : les processus induits par la lumière se produisant sur les sites de surface.
  • Microscopie électronique à transmission (MET) : études de la morphologie.
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Pour produire nos nanopoudres nous utilisons trois moyens de synthèses différents : par combustion, fumées (boîte à gants, voir figure), par CVD (bâti « maison »), par méthode sol-gel.