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Apport du chauffage micro-onde pour la synthèse sol-gel de nanoparticules d’oxyde
 
CHIMIE DE LA MATIERE CONDENSEE, PARIS CENTRE
Jeudi 01/02/2018, 11h00-12h00
NIMBE Bat.127, p.26, CEA-Saclay

Apport du chauffage micro-onde pour la synthèse sol-gel de nanoparticules d’oxyde

La synthèse en solution aqueuse de nanoparticules d’oxyde métalliques présente des avantages aussi bien pour sa faible empreinte écologique (solvant aqueux, chauffage modéré) que pour la versatilité de caractéristiques des matériaux obtenus. De nombreux paramètres de synthèse peuvent être ajustés pour contrôler composition, structure, taille et morphologie des nanoparticules en solution. Les paramètres de température et durée de chauffage sont souvent ajustés pour obtenir la cristallinité souhaitée ou une éventuelle transformation de phase vers la structure visée. Le mode de chauffage du milieu réactionnel et, à travers lui, le contrôle de la rampe initiale de température jusqu’au palier est un aspect généralement peu décrit mais qui peut être critique dans la synthèse du nanomatériau visé. En activant directement le milieu réactionnel, le chauffage assisté par micro-onde est l’outil de choix pour pouvoir réaliser un contrôle fin des rampes de température avec des vitesses de chauffage élevées et il est employé depuis une ou deux décennies en chimie organique.

Dans ce séminaire je présenterai quelques exemples de nanomatériaux inorganiques synthétisés par chauffage micro-onde et mettant en évidence des différences structurales et morphologiques par rapport à leur équivalent obtenus par des méthodes conventionnelles. Je prendrai des exemples de matériaux pour la photocatalyse (TiO2, Bi2WO6)[1, 2] ou pour l’énergie (Fe2TiO5, Co3O4/RGO)[3]. Enfin je présenterai des tout premiers résultats d’étude in situ de nucléation et croissance de nanoparticules d’oxyde d’étain en solution sous chauffage micro-onde.

 

Contribution of microwave heating for sol-gel synthesis of oxide nanoparticles

The synthesis of metal oxide nanoparticles in aqueous solution is interesting for it presents reduced ecological footprint (aqueous solvent, moderate heating) and a wide range of characteristics of the obtained materials. Several synthetic parameters can be adjusted to control the composition, structure, size and morphology of the nanoparticles in solution. The temperature parameters and heating time are often optimized to obtain the desired crystallinity or a possible phase transformation to the target structure. The heating mode of the reaction medium and, consequently, the control of the initial temperature ramp to the landing is an aspect generally poorly described but which can be critical in the synthesis of the nanomaterial referred to. By directly activating the reacting medium, microwave assisted heating is the adequate tool to perform a fine control of temperature ramps with fats heating rates and it has been used for one or two decades in organic chemistry.

In this seminar I will present some examples of inorganic nanomaterials synthesized by microwave heating highlighting structural and morphological differences compared to their equivalent obtained by conventional methods. I will take examples of materials for photocatalysis (TiO2, Bi2WO6) or for energy (Fe2TiO5, Co3O4 / RGO). Finally, I will present very first results of an in situ study on nucleation and growth of tin oxide nanoparticles in solution under microwave heating.

[1] T. Saison, P. Gras, N. Chemin, C. Chanéac, O. Durupthy, V. Brezova, C. Colbeau-Justin, J.-P. Jolivet, New Insights into Bi2WO6 Properties as a Visible-Light Photocatalyst, J. Phys. Chem. C, 117 (2013) 22656-22666.

[2] F. Dufour, S. Cassaignon, O. Durupthy, C. Colbeau-Justin, C. Chanéac, Do TiO2 Nanoparticles Really Taste Better When Cooked in a Microwave Oven?, Eur. J. Inorg. Chem., (2012) 2707-2715.

[3] S. Petit, S.T.A.G. Melissen, L. Duclaux, M.T. Sougrati, T. Le Bahers, P. Sautet, D. Dambournet, O. Borkiewicz, C. Laberty-Robert, O. Durupthy, How Should Iron and Titanium be Combined in Oxides to Improve Photoelectrochemical Properties?, J. Phys. Chem. C, 120 (2016) 24521-24532.

 

Contact : Patrick GUENOUN

 

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