Dissertations / Theses: 'Nanoparticules d'oxydes métalliques'

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Aboulaich, Abdelhay. "Synthèse de nanoparticules d'oxydes et d'oxydes métalliques par sol-gel non-hydrolytique." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20126.

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Abstract:

Des nanoparticules amorphes comme SiO2 et SiO2-TiO2 et cristallines comme TiO2 et SnO2 ont été préparées par voie sol-gel non-hydrolytique. La synthèse est basée sur la réaction de condensation non-hydrolytique de chlorures métalliques MCln avec l'éther isopropylique ou le tétraisopropoxyde de métal correspondant. Les nanoparticules SiO2 ont été utilisées avec succés pour la préparation de nanocomposite polymère. Les nanoparticules synthètisées sont réctives vis-à-vis d'un nucléophile et elles sont utilisées avec succès pour la préparation de couches nanostructurées
Amorphous and crystalline nanoparticles (SiO2, SiO2-TiO2, TiO2 and SnO2) were prepared by non-hydrolytic sol-gel process. The synthesis is based on non-hydrolytic condensation reactions of metal chlorides MCln with isopropyl ether or tétraisopropoxyde corresponding metal. SiO2 nanoparticles have been used successfully for the preparation of nanocomposite polymer. The synthesized nanoparticles are reactive to nucleophile agent and are successfully used for the preparation of nanostructured layers

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Racine, Bruno. "Agrégation de nanoparticules d'oxydes métalliques dans divers milieux liquides." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2012. http://hdl.handle.net/11143/5740.

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Abstract:

Des nanoparticules (NP) d'oxyde métallique sont déjà utilisées dans des formulations de revêtements (peinture, vernis, laques, etc.) à base de solvants ou de résines époxy. Ces particules, bien dispersées, permettent d'obtenir des performances mécaniques et optiques supérieures comparées à celles obtenues avec des formulations sans NP. Ces performances ne sont malheureusement pas toujours observées pour les formulations à bases aqueuses. En effet, ce type de formulation affiche généralement des problèmes de stabilité (sédimentation, agrégation, etc.). Ces problèmes sont peu prévisibles et difficiles à évaluer de façon quantitative, particulièrement pour des teneurs faibles en NP (e.g. 1-3% m/m). Ce comportement inhérent aux NP dispersées en milieux liquides, et l'absence de méthodes simples pour observer ce comportement sont un frein majeur à leur utilisation dans des formulations de revêtements à bases aqueuses. Cette étude se concentre donc sur la compréhension des phénomènes de stabilisation et d'agrégation des NP en milieux aqueux. La première étape de cette étude consiste à développer une méthode simple et largement disponible à peu de frais pour faire l'observation de l'état d'agrégation des NP en suspension dans l'eau et divers milieux aqueux. Dans une deuxième étape, utilisant la méthode d'évaluation de la stabilité développée précédemment, l'influence de divers paramètres physico-chimiques (pH et force ionique) ayant un impact sur la stabilité des suspensions en fonction du temps a été étudiée. Finalement, une évaluation du potentiel d'une dizaine de dispersants chimiques pour améliorer la stabilité des suspensions de NP dans l'eau a été effectuée. Les particules utilisées dans cette étude sont des NP d'alumine (Al[indice inférieur 2]O[indice inférieur 3]) et d'oxyde de zinc (ZnO) obtenues commercialement sous forme de poudres sèches. Ces particules ont préalablement été caractérisées par microscopie électronique en transmission, par diffraction des rayons X, par BET ainsi que par ATG. Les résultats obtenus concordent avec les fiches techniques du fabricant. L'influence des milieux de dispersion (solvants organiques vs eau) sans recours à des moyens de dispersions mécaniques autres que la simple agitation a été évaluée par suivi de la vitesse de sédimentation sur des dispersions d'Al[indice inférieur 2]O[indice inférieur 3] 1,0% (m/m). Le choix des solvants organiques a été effectué pour couvrir une plage de propriétés moléculaires (moment dipolaire, polarisabilité) et macroscopiques (constante diélectrique, tension de surface, énergie de cohésion). Parmi les divers solvants étudiés, les solvants protiques ainsi que l'eau se sont montrés les plus efficaces pour disperser les NP. Les NP utilisées, sous forme de poudre, sont déjà dans un état aggloméré. Une fois en suspension dans l'eau, on devine la présence d'agrégats par observation de sédimentation. Afin de briser ces agrégats, deux types de traitements mécaniques ont été évalués : traitement aux ultrasons (sonification) et agitation sous très fort taux de cisaillement (homogénéisation). La sonification s'est avérée plus efficace que l'homogénéisation. Le milieu aqueux de référence choisi pour l'étude de la dispersion est une solution aqueuse de NaCl à 10 mM et la concentration en NP a été fixée à 1,0% (m/m). L'influence des paramètres de pH et de force ionique (conductivité) a été évaluée par des mesures de la vitesse de sédimentation, par l'observation de l'état d'agrégation (absorption dans l'UV-Vis) ainsi que par la détermination du potentiel zêta. Ces paramètres ont une grande importance sur la stabilité de ces colloïdes puisqu'ils ont un impact direct sur les interactions électrostatiques entre les particules. Une diminution de ces forces de répulsion est favorable au phénomène d'agrégation. Une zone d'instabilité entre pH 8 et 10 a été déterminée, le point isoélectrique mesuré pour les NP d' Al[indice inférieur 2]O[indice inférieur 3] et de ZnO étant de 8,9 et 9,2 respectivement. Une conductivité supérieure à 2,5 mS/cm provoque également une déstabilisation des suspensions de NP. Malheureusement, le pH des formulations des résines aqueuses (peintures et vernis) dans lesquelles les NP doivent être incorporées se situe entre 8 et 9. La conductivité de ces résines est toutefois inférieure à 2,5 mS/cm. Enfin, une évaluation de différents dispersants chimiques pour stabiliser les suspensions de 1,0% (m/m) en NP dans la solution aqueuse standard (NaCl 10 mM) a été faite. L'augmentation des interactions de répulsions (électrostatiques et/ou stériques) entre les particules par l'adsorption de dispersants est une voie simple et intéressante pour minimiser l'agrégation rapide des NP. L'efficacité de ces dispersants a été évaluée par observation de la stabilité (agrégation en fonction du temps) par absorption UV et par la vitesse de sédimentation, ainsi que par la mesure du potentiel zêta.Des polyacrylates de faible masse moléculaire ainsi que des phosphates ont démontré une amélioration de la dispersion des NP après plus de 28 jours. Pour certains dispersants commerciaux, cette amélioration s'est maintenue pendant plus de 70 jours.

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Souque, Matthieu. "Développement de conducteurs moléculaires et d'oxydes métalliques nanostructurés pour l'industrie aérospatiale." Toulouse 3, 2011. http://www.theses.fr/2011TOU30022.

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Abstract:

Au cours de ce travail de thèse, l'utilisation de matériaux nanostructurés a permis d'obtenir des solutions performantes pour trois applications distinctes proposées par Thales Alenia Space et le CNES. La première application visée était le développement de matériaux légers et faciles à mettre en œuvre pour contrôler l'environnement électromagnétique des boîtiers hermétiques qui contiennent l'électronique embarquée dans les satellites. L'obtention de nanoparticules du complexe à transfert de charge TTF-TCNQ qui peuvent être facilement solubilisées a permis de résoudre le problème de mise en forme des conducteurs moléculaires. Les solutions de nanoparticules permettent de déposer des films dont les permittivités réelles et imaginaires sont supérieures à 100 de 1 à 18 GHz. De tels films sont très intéressants pour le blindage électromagnétique. De plus, ces solutions peuvent être incorporées à des matrices pour obtenir des matériaux à fortes permittivités réelles et tangentes de pertes réduites qui sont intéressants pour l'absorption électromagnétique au-delà du GHz. L'objet de la seconde étude était la préparation de revêtements froids antistatiques pour les réflecteurs solaires flexibles. La synthèse directe de nanoparticules de ZnO de 3 nm dans une matrice silicone produite par la société MAP et le CNES a permis d'obtenir des propriétés optiques supérieures à celles obtenues par dispersion aux ultra-sons de poudres nanoparticulaires. En revanche, le test de certification du caractère antistatique des revêtements n'a pas pu être fait dans le cadre de cette thèse. La troisième étude consistait à évaluer en dosimétrie des dispositifs à couche sensible de nanoparticules de SnOx. Leurs sensibilités aux irradiations gammas mesurées à l'ONERA sont comparables à celles des RADFET utilisées actuellement. Des créations de paires électrons-trous et la désorption d'oxygène (conjointement à la réduction de l'oxyde d'étain) sont responsables de la diminution de résistance des capteurs
The preparation of nanostructured materials by chemical methods yielded to competitive solutions for three applications chosen by Thales Alenia Space and the CNES. The main part of the work was dedicated to obtaining light and easy to handle materials for Electro Magnetic Interference (EMI) shielding and absorption beyond 10 GHz, in order to ensure the EM Compatibility (EMC) in hermetic Radio Frequency (RF) electronic boxes on-board satellites. The developed colloidal solutions of the molecular conductor TTF-TCNQ can be directly deposited onto various substrates. The deposited films exhibit real and imaginary permittivities above 100 between 1 and 18 GHz and consequently excellent EMI shielding performance for a material density lower than carbon's. Composite materials containing this material have also been prepared to demonstrate the ability to control the material permittivities on purpose to prepare Radar Absorbing Materials (RAM). The second issue addressed during this work was conferring an antistatic property to a passive thermal control coating without degradation of its thermo-optical properties. The use of a chemical approach to nucleate ZnO particles into the resin yielded to 3 nm particles without agglomerates in the resin. The thermo-optical properties of these composites were superior to sonically dispersed particles prepared in the past. The Electrostatic Surface Discharge (ESD) tests were to be carried out at ONERA after this work. Last, we evaluated the performances of dosimeters whose sensitive material was nanostructured Sn/SnOx. Their sensibilities to gamma rays (measured at ONERA) were similar to the latest RADFET and they exhibited an excellent morphological stability under harsh solicitations

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Auffan, Melanie. "NANOPARTICULES D'OXYDES MÉTALLIQUES : RELATIONS ENTRE LA RÉACTIVITE DE SURFACE ET DES RÉPONSES BIOLOGIQUES." Phd thesis, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00348650.

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Abstract:

Les nanotechnologies génèrent un engouement assimilable à une révolution technologique. Le domaine de l'environnement est concerné car les nanoparticules (NPs) apportent des solutions à plusieurs problèmes de pollution. Par exemple, nous avons montré la forte capacité de rétention de l'As (8As/nm2) par des NPs d'oxydes de fer (6nm). Ceci est lié à leur grande surface spécifique et à leur forte réactivité de surface due à la présence de sites d'adsorption inédits et à la diminution significative de l'énergie de surface lors de l'adsorption.
Mais des questions se posent sur l'impact (éco)toxicologique engendré par la forte production de NPs. Une classification de l'(éco)toxicité des nano-oxydes en fonction de leurs propriétés redox a été proposée. Alors que des NPs chimiquement stables (γFe2O3) en milieux biologiques ne montrent aucune toxicité, des NPs ayant un pouvoir oxydant (CeO2) ou réducteur (Fe°) sont cytotoxiques pour Escherichia coli et génotoxiques pour les fibroblastes humains.

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Auffan, Melanie. "Nanoparticules d'oxydes métalliques : relations entre la réactivité de surface et des réponses biologiques." Phd thesis, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00308503.

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Abstract:

Les nanotechnologies génèrent un engouement assimilable à une révolution technologique. Le domaine de l'environnement est concerné car les nanoparticules (NPs) apportent des solutions à plusieurs problèmes de pollution. Par exemple, nous avons montré la forte capacité de rétention de l'As (8As/nm2) par des NPs d'oxydes de fer (6nm). Ceci est lié à leur grande surface spécifique et à leur forte réactivité de surface due à la présence de sites d'adsorption inédits et à la diminution significative de l'énergie de surface lors de l'adsorption.
Mais des questions se posent sur l'impact (éco)toxicologique engendré par la forte production de NPs. Une classification de l'(éco)toxicité des nano-oxydes en fonction de leurs propriétés redox a été proposée. Alors que des NPs chimiquement stables (γFe2O3) en milieux biologiques ne montrent aucune toxicité, des NPs ayant un pouvoir oxydant (CeO2) ou réducteur (Fe°) sont cytotoxiques pour Escherichia coli et génotoxiques pour les fibroblastes humains.

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Auffan, Mélanie. "Nanoparticules d'oxydes métalliques : relations entre la réactivité de surface et des réponses biologiques." Aix-Marseille 3, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX30074.

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Abstract:

Les nanotechnologies génèrent un engouement assimilable à une révolution technologique. Le domaine de l'environnement est concerné car les nanoparticules (NPs) apportent des solutions à plusieurs problèmes de pollution. Par exemple, nous avons montré la forte capacité de rétention de l'As (8As/nm2) par des NPs d'oxydes de fer (6nm). Ceci est lié à leur grande surface spécifique et à leur forte réactivité de surface due à la présence de sites d'adsorption inédits et à la diminution significative de l'énergie de surface lors de l'adsorption. Mais des questions se posent sur l'impact (éco)toxicologique engendré par la forte production de NPs. Une classification de l'(éco)toxicité des nano-oxydes en fonction de leurs propriétés redox a été proposée. Alors que des NPs chimiquement stables (γFe2O3) en milieux biologiques ne montrent aucune toxicité, des NPs ayant un pouvoir oxydant (CeO2) ou réducteur (Fe°) sont cytotoxiques pour Escherichia coli et génotoxiques pour les fibroblastes humains
The growing interest in nanotechnology is comparable to a new industrial revolution. It affects also the environmental field since nanoparticles (NPs) provide solutions to several environmental issues. For instance, we have shown the strong retention efficiency of As (8As/nm2) by iron oxide NPs (6nm). This is linked to their large specific surface area and their strong surface reactivity, due to the presence of unusual adsorption sites and to the significant decrease of surface energy during adsorption. But some questions concern the (eco)toxicological impact arising from an increasing NPs production. A classification of the toxicity of oxide NPs as a function of their redox properties has been proposed. While chemically stable NPs (γFe2O3) in biological media have no apparent toxicity, NPs with a strong oxydant (CeO2) or reductive (Fe°) power appear cytotoxic for Escherichia coli and genotoxic for human fibroblasts

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Dazzazi, Anass. "Synthèse et caractérisation de nanoparticules d'oxydes métalliques par voie organométallique : vers des applications biomédicales." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/1951/.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce manuscrit s'inscrit dans un projet collaboratif entre l'Université de Toulouse et l'Université de Rabat. Le sujet porte sur le développement de nanoparticules d'oxydes métalliques (gamma-Fe2O3 et ZnO) pour des applications biomédicales (IRM et imagerie optique). Il s'agit en particulier de développer des approches permettant de rendre hydrophiles des nanoparticules hydrophobes synthétisées par voie organométallique et d'en étudier les propriétés. Dans un premier temps, des méthodologies d'échange de solvant pour transférer des nanoparticules de ZnO hydrophobes dans l'eau en utilisant des surfactants de type gémini ont été développées. Nous avons montré que la formation d'une seconde couche de ligand, méthodologie réputée pour être universelle, peut s'avérer complexe. L'utilisation de PEG-amine rend directement les nanoparticules d'oxyde de fer hydrosolubles. Dans un second temps, les propriétés physiques (optiques ou magnétiques) de ces nanoparticules ont été étudiées aussi bien en milieu organique que dans l'eau. En particulier, nous avons montré que les propriétés optiques des nanoparticules de ZnO ne dépendaient pas du solvant mais dépendaient très fortement de leur état de surface. Le premier exemple de photocommutation des nanoparticules de ZnO en utilisant un photochrome de type diarylethene a été obtenu. Enfin, des nanoparticules stables en solution tampon ont été obtenues et les premières visualisations des nanoparticules de ZnO en microscopie de fluorescence ont été réalisées. Les nanoparticules d'oxyde de fer ont également été évaluées comme agent de contraste en IRM
This manuscript describes a collaborative work between the University of Toulouse and the University of Rabat. This work is devoted to the development of metal oxide nanoparticles (gamma-Fe2O3 and ZnO) for biological applications (MRI or optical imaging). It focuses in particular on the development of methodologies for transforming hydrophobic nanoparticles prepared following organometallic chemistry to hydrophilic ones, and to study their properties. Methodologies of solvent exchange to transfer ZnO hydrophobic nanoparticles into water using Gémini ligand have been first developed. The well known "double layer" strategy turned to be much more complicated as expected. The use of amino-PEG surfactants leads to the direct formation of water-dispersible iron oxide nanoparticles. In a second step, the physical properties (optical or magnetic properties) of such nanoparticles were studied either in organic media or in water. In particular, we demonstrated that the optical properties of the ZnO nanoparticles are independent of the solvent but strongly depend on the surface state of the nanoparticles. The first example of a photocommutation of ZnO nanoparticles by a diarylethene photochromic dye has been described. Finally, ZnO nanoparticles stables in buffered solutions have been obtained and the first observation with a fluorescence microscope performed. The iron oxide nanoparticles have been tested as MRI contrast agents

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Dalzon, Bastien. "Etude des réponses des macrophages aux nanoparticules d'oxydes métalliques par une combinaison d'approches protéomiques et ciblées." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAV013.

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Abstract:

De par leurs propriétés, les nanoparticules suscitent des sentiments très contrastés. Elles sont considérées comme prometteuses dans de nombreux champs d’application, notamment dans le domaine médical. Beaucoup d’approches thérapeutiques utilisent aujourd’hui des nanoparticules comme par exemple, pour soigner les cancers. Cependant, les nanoparticules sont également vues comme une source potentielle de danger pour la santé humaine, en particulier lorsque l’on considère les crises sanitaires historiques liées à l’inhalation répétée de particules de silice cristalline ou de fibres d’amiante qui provoque de graves maladies telles que la silicose et l’asbestose. Les macrophages alvéolaires sont aujourd’hui connus pour jouer un rôle central dans l’évolution de ces deux maladies. Nous nous sommes donc intéressés aux aspects à la fois positifs et négatifs des nanoparticules. Dans un premier projet, afin de répondre à un problème de santé public, nous avons étudié l’effet de différents types de nanoparticules de silices amorphes sur la dérégulation des fonctionnalités principales des macrophages. Les principaux tests effectués ont montré un effet important sur les macrophages lorsque les nanoparticules de silice sont à des concentrations subtoxiques (dose létale 20), en revanche nous avons seulement observé un léger effet lorsque les macrophages sont exposés à des doses journalières équivalentes aux normes d’expositions imposées. Dans un deuxième projet, nous avons développé une stratégie de cheval de Troie dans laquelle des macrophages différenciés in vitro servent à véhiculer une grande quantité de nanoparticules d’oxyde de fer photoactivables au niveau des sites tumoraux. Cela afin d’améliorer les radiothérapies actuelles. Les premiers tests ont démontré que le Ferinject® était peu toxique pour les macrophages même à de fortes concentrations. Ensuite, les expérimentations pré-cliniques effectuées sur la souris ont validé notre concept puisque les macrophages injectés dans la circulation sanguine sont capables de migrer vers la tumeur
Because of their properties, nanoparticles have generated opposed views. They are perceived as promising in many fields of application, particularly in medicine. Nanoparticles are currently used in many therapeutic approaches such as cancer therapy. However, in view of past health crises related to the repeated inhalation of crystalline silica particles and asbestos fibers, nanoparticles are also viewed as a source of potential risks for human health. Alveolar macrophages are now known to play a major role in the evolution of these two diseases. We thus chose to study both the positive and negative aspects of nanoparticles. In order to address a public health issue, our first project focused on the effect of different types of amorphous silica nanoparticles on the disruption of the main functionalities of macrophages. The main tests performed showed a significant effect on macrophages when amorphous silica nanoparticles were tested at subtoxic concentrations (lethal dose 20). However, we only observed minor effects when macrophages were exposed to a daily dose equivalent to the safety standards. For the second project we developed a Trojan horse strategy using macrophages to bring a significant quantity of photoactivatable nanoparticles to the tumor site so as to improve current radiotherapies. The first assays proved that Ferinject® was not toxic to macrophages even at high concentrations. Then, the pre-clinical experiments performed on mice validated our strategy because macrophages injected into the bloodstream were able to migrate toward the tumor

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Tremblay, Mélanie. "Internalisation cellulaire de nanoparticules d'oxydes métalliques à base de manganèse et de gadolinium, pour l'imagerie par résonance magnétique (IRM)." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/29220/29220.pdf.

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Abstract:

Afin de permettre l’application chez l’homme de nouvelles technologies médicales comme la thérapie cellulaire régénératrice, il est primordial d’être en mesure de localiser in vivo les cellules transplantées à l’intérieur d'un tissu. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique de choix en raison de son excellente résolution anatomique. Par contre, l’utilisation d’un agent de contraste est nécessaire afin de marquer et de suivre à la trace des cellules implantées puisque leur contraste intrinsèque les rend difficiles à distinguer des tissus environnants. Les agents à effet de contraste négatif tel que les oxydes de fer sont les plus souvent envisagés pour effectuer un suivi cellulaire in vivo. Un problème se pose lorsqu’il est question de quantification ou de localisation précise d’une implantation cellulaire. En effet, la présence d’un artéfact négatif excédant le volume qu’occupent les cellules nuit à la précision de la technique. Pour ces raisons, ce projet porte sur l’élaboration d’une méthodologie de marquage de cellules cancéreuses employant un agent de contraste d’IRM générant un contraste positif. Ce projet de recherche avait pour but d’évaluer le potentiel des nanoparticules d’oxyde de manganèse (MnO) et d’oxyde de gadolinium (Gd2O3) comme agents de contraste pour le marquage cellulaire. Des nanoparticules synthétisées par des collègues ont été utilisées dans le cadre de ce projet. Le projet de maîtrise décrit ici est constitué de trois volets : 1) le développement d’un protocole d’analyse élémentaire des éléments chimiques Mn et Gd dans des cellules marquées d’agent de contraste; 2) l’élaboration d’une procédure de quantification du signal généré par des cellules marquées par un agent de contraste paramagnétique; et 3) la démonstration de la possibilité de suivre in vivo par IRM, des cellules marquées. Ce projet a été ponctué de mesures de viabilité cellulaire ainsi que d’études de microscopie à transmission (MET) cellulaire, permettant de démontrer l’internalisation des agents de contraste dans les cellules. Les cellules marquées ont été visualisées en IRM sous forme de culots de cellules de différentes tailles, puis implantées par stéréotaxie chez des souris afin de réaliser un suivi de la prolifération des cellules in vivo. Ces études ont permis de mesurer le signal d’IRM généré par des cellules cancéreuses marquées de nanoparticules de MnO et de Gd2O3, en utilisant des séquences dites « pondérées en T1». Ces études montrent que les nanoparticules paramagnétiques permettent de détecter plusieurs dizaines de milliers de cellules implantées localement ( 20 000). Cette limite intrinsèque devrait être prise en compte dans les procédures d’implantation utilisant des marqueurs paramagnétiques à base de Gd et de Mn.
To allow the application of new medical technologies such as regenerative cell therapy to humans, it is essential to be able to localize the tissue-implanted cells in vivo. Magnetic resonance imaging (MRI) is a technique of choice because of its excellent anatomical resolution. On the other hand, use of a contrast agent is required to label and keep track of the implanted cells as their intrinsic contrasts make them difficult to distinguish from surrounding tissue. Negative contrast agents like iron oxides are the most often considered tracking cells in vivo. A problem appears when quantification or determination of the exact location of a cell implantation is needed. Indeed, the presence of a negative artifact far exceeding the volume occupied by the cells compromises the accuracy of the technique. For these reasons, this project focuses on developing a methodology to label cancer cells using a positive contrast agent for MRI. This research project aims at evaluating the potential of manganese oxide (MnO) and gadolinium oxide (Gd2O3) nanoparticles as contrast agents for cell labeling. Nanoparticles synthesized by co-workers were used in this project. The master's project described here consists of three (3) components: 1) development of a valid protocol of elemental analysis of Mn and Gd quantification in labeled cells, 2) development of a procedure for quantification of the MRI signal generated by cells labeled with paramagnetic contrast agent, and 3) demonstrating of the in vivo track ability by MRI, cells labeled with a paramagnetic agent. This project was punctuated by measures of cell viability and cell visualisation by transmission electron microscopy (TEM), to demonstrate the internalization of contrast agents into cells. The labeled cells were visualized by MRI in the form of cell pellets of various sizes, and implanted in mice by stereotactic methods to achieve a monitoring of cell proliferation in vivo. These studies measure the MRI signal generated by cancer cells labeled by MnO and Gd2O3 nanoparticles, using "T1 weighted" sequences. These studies show that paramagnetic nanoparticles can detect tens of thousands of locally implanted cells ( 20 000). This inherent limit should be taken into account in the settlement procedures using Gd and Mn based labels.

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Garza-Guadarrama, Virginia De la. "Electrodes composites à base de polymères conducteurs et de nanoparticules d'oxydes métalliques de type spinelle pour l'électrocatalyse : réduction d'oxygène." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2004. http://www.theses.fr/2004STR13182.

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Abstract:

Nous avons mis en évidence la faisabilité de l'incorporation directe de nanoparticules d'oxyde à valence mixte NixCo3-xO4 (x=0. 3 et 1) dans une matrice de polypyrrole (PPy) pour l'élaboration d'électrodes composites CV/PPy/PPy(NixCo3-xO4)/PPy. A cet effet, nous avons caractérisé par différentes méthodes physiques, des oxydes spinelles NixCo3-xO4 avec x=0. 3 et x=1 préparés par trois méthodes différentes : décomposition thermique de nitrates (DTN), coprécipitation d'hydroxydes et sol-gel (PECHINI). Les électrodes composites à base de polypyrrole et de cobaltites de nickel NixCo3-xO4 ont montré une grande stabilité vis-à-vis de la réduction de l'oxygène (rro) à des potentiels constantes (<-1V/ECS). Nous avons caractérisé leurs propriétés électrochimiques ainsi que leur réactivité électrocatalytique vis-à-vis de la rro en milieu alcalin. Nous avons trouvé de nouveaux paramètres qui favorisent la rro pour ces électrodes. Des analyses par XPS nous ont permis d'estimer le taux de dopage du PPy par l'ion Cl-. Les taux de charge d'oxydes NixCo3-xO4 avec x=0. 3 et x=1 incorporés dans la matrice de PPy ont été estimés par des analyses TGA et XPS. Les différents paramètres capables de contrôler la production d'eau oxygénée (H2O2) obtenue à partir de la rro, ont été étudiés sur les électrodes composites CV/PPy/PPy(NixCo3-xO4)/PPy. La composition de la cobaltite de nickel NixCo3-xO4 joue un rôle déterminant dans la production de H2O2 par la rro
We have shown the feasibility of preparing multilayered composite electrodes based on polypyrrole (PPy) and mixed valence oxide nanoparticules of nickel and cobalt (NixCo3-xO4 with x=1 and 0. 3). The spinel oxide (Ox) NixCo3-xO4 was dispersed and confined in an inner PPy(Ox) layer sandwiched between two PPy layers. The first layer was electrodeposited on glassy carbon (GC) platelets, so that the resulting electrode had the structure GC/PPy/PPy(NixCo3-xO4)/PPy. NixCo3-xO4 spinel oxides were synthesized by: thermal decomposition of nitrates, hydroxides co-precipitation and sol-gel (PECHINI). Physical methods were used to characterize the oxides before and after embedment in the composite electrodes. These composite electrodes exhibit high electrocatalytic reactivity towards the oxygen reduction reaction (orr) to constant potentials (<-1V/SCE) and remarkable stability in alkaline medium. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to determine the doping degree of PPy by Cl- ions. The mass of the oxide embedded in PPy was estimated by thermogravimetric analysis (TGA) and XPS. In this work, we have studied the parameters that control the formation and yields of hydrogen peroxide (H2O2), obtained from the orr on CV/PPy/PPy(NixCo3-xO4)/PPy composite electrodes, with x=0. 3 and 1. The amounts of H2O2 produced by the rro, determined indirectly by iodine spectrometry, depend strongly on the oxide stoichiometry

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Benchikhi, Mohamed. "Élaboration par chimie douce et caractérisations de semi-conducteurs nanométriques à base de sulfures (de type CuInS2) et d'oxydes (de type CuMoO4)." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1866/.

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Abstract:

L'intérêt porté sur la miniaturisation des systèmes par la communauté scientifique est grand, que ce soit pour des raisons d'économie d'énergie, de mobilité ou d'innovation technologique. Le travail présenté dans ce manuscrit concerne l'élaboration par chimie douce et la caractérisation structurale, morphologique et physiques des semi-conducteurs à base de: - Sulfures métalliques CuInS2, CuIn(1-x)GaxS2, Cu2SnZnS4, - Oxydes métalliques CuMoO4, CuMo(1-x)WxO4. La première partie de cette thèse est consacrée à l'élaboration des nanoparticules de CuInS2 et Cu2ZnSnS4. Deux méthodes de synthèse ont été considérées pour l'élaboration de ces sulfures, purs ou dopés, sous la forme de poudre nanométrique. La première méthode consiste à faire réagir les chlorures métalliques dans un milieu de thiocyanate de potassium fondu (400°C), méthode utilisée pour la première fois pour la synthèse de CuInS2 et Cu2ZnSnS4. Dans la seconde voie nous avons employé le procédé polyol, qui consiste en une précipitation en milieu éthylène glycol à 200°C suivi d'un traitement thermique en milieu thiocyanate de potassium fondu. La deuxième partie de ce travail concerne l'étude du molybdates CuMo(1-x)WxO4 (avec 0 = x = 0,12). Quatre voies de synthèse ont été utilisées pour l'élaboration de ces molybdates: la voie solide, le procédé glycine - nitrate (G. N. P), la voie acrylate (prise au piège stérique) et la voie citrate. Les conditions optimales de synthèse ont été déterminées par la diffraction des rayons X et par d'analyse thermique. La granulométrie et la morphologie des poudres obtenues dépende de plusieurs paramètres: la méthode de synthèse, les conditions opératoires (la source de cuivre, pH, rapport acide citrique/cuivre (Cit/Cu), et température de calcination) et la concentration en tungstène. La dernière partie de ce travail est consacrée à l'étude de frittage des poudres de molybdate de cuivre. Deux méthodes de frittage ont été étudiées: le frittage conventionnel et le frittage par Spark Plasma Sintering(SPS). Les densifications obtenues pour molybdate non dopé sont respectivement de 95% et 99%. La céramique obtenue par SPS présente une taille des grains (0,5 micromètre) largement inférieur à celle obtenue de façon conventionnelle (2 micromètre)
This manuscript decals with the elaboration by soft chemistry and the structural, morphological and physical characterization of semi-conductors based on: - Metallic sulfides CuInS2, CuIn(1-x)GaxS2, Cu2SnZnS4. - Metallic oxides CuMoO4, CuMo(1-x)WxO4. These materials exhibit potential applications on the field of photovoltaic conversion. The first part is concerned with the elaboration of nanoparticles of CuInS2 and Cu2SnZnS4. Tow synthesis methods are considered for the elaboration of these pure or doped sulfides, in the shape of nanometrical powders. The first method involves the reaction of metallic chlorides with a molten potassium thiocyanate medium (400°C). It is used for the first time for the synthesis of CuInS2 and Cu2SnZnS4. The second one is the polyol process. The precipitation occurs in ethylene glycol medium at 200°C. It is followed by a thermal treatment in molten potassium thiocyanate. The second part is devoted to the study of molybdates CuMo(1-x)WxO4 (With 0 = x= 0. 12). Four synthesis routes were used for the elaboration of these molybdates: solid state reactions, the Glycine-nitrate process (G. N. P), the acrylate way (steric trapping) and the citrate route. The syntheses were optimized and the powders obtained characterized by XRD and thermal analysis. The granulometry and the morphology of powders are dependent upon several parameters: The synthesis method, the source of copper, the pH, the citric acid/Cu ratio (Cit/Cu), the calcinations temperature and the concentration in tungsten. The gap of powders, evaluated by UV-visible absorption spectroscopy varies between 2. 02 eV for the molybdate a-CuMoO4 and 1. 67 eV of the molybdate γ-CuMo0,88W0,12O4. The last part of this work is dedicated to the sintering processes were investigated: conventional sintering and spark plasma sintering (SPS). The relative densities obtained for the non doped molybdate are respectively 95 and 99%. The SPS sintered ceramic exhibits a grain size (0,5 micrometre) significantly lowers than that (2 micrometre) of the conventionally sintered ore. A preliminary study of the sintering of CuMo(1-x)WxO4 (With 0 = x= 0. 12) has shown that the structure and the microstructure of the ceramics obtained is dependent upon the sintering method and the tungsten content

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Mrabet, Driss. "Synthèse de matériaux nanocomposites par assemblage de nanoparticules métalliques (Au, Cu) et d'oxydes de métaux (TiO₂, ZrO₂) pour application en catalyse." Master's thesis, Université Laval, 2008. http://hdl.handle.net/20.500.11794/20597.

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Abstract:

Les nanoparticules de métaux supportés sont une large famille de catalyseurs dont l'effet synergétique entre le métal et support a été mis en évidence récemment dans de nombreux travaux. L'utilisation d'un support nanométrique, plutôt qu'un support conventionnel, permet d'amplifier l'effet de synergie. L'objectif de ce travail est d'étudier la synthèse de matériaux nanocomposites constitués de l'association de nanoparticules métalliques et de nanoparticules d'oxydes de métaux préalablement synthétisées, et d'évaluer leurs propriétés catalytiques. Les nanocomposites devront présenter une certaine porosité afin de permettre l'accès de molécules aux sites actifs (nanoparticules métalliques). Quatre types de nanoparticules stabilisées par des tensioactifs ont été synthétisées en milieu apolaire à savoir Ti02, Zr02, Au et Cu. Des systèmes composites binaires ont été préparés à partir de suspensions de nanoparticules d'oxydes métalliques et de nanoparticules métalliques. Les nanoparticules et les nanocomposites ont été caractérisés par différentes méthodes telles que la microscopie électronique à transmission, la volumétrie d'azote, la diffraction des rayons X, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier et l'absorption atomique. Les propriétés catalytiques des nanocomposites ont été évaluées à l'aide de la réaction d'oxydation complète de CO. Leurs performances ont été comparées à celles d'un catalyseur conventionnel à base de platine (0.40/0 Ptl Ah03). Les résultats montrent que la taille des différentes nanoparticules est comprise entre 3 et 8.5 nm. Les différents lavages effectués~ afin d'éliminer le tensioactif par précipitations-dispersions successives, permettent d'obtenir des oxydes de métaux (Ti02, Zr02) de surface spécifique élevée, comparée à celle des matériaux conventionnels. Après calcination du rnatériau nanocomposite, l'agglomération (cohésion entre les nanoparticules) des nanoparticules crée une mésoporosité interparticulaire rigide pennettant l'accès à la surface active métallique, et assurant la formation de l'interface métal-oxyde métallique. Les deux nanocomposites à base d'or et de cuivre présentent une activité catalytique supérieure à celle du catalyseur comlnercial. Le nanocomposite à base d'or est plus performant que celui à base de cuivre.

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Mrabet, Driss. "Synthèse de matériaux nanocomposites par assemblage de nanoparticules métalliques (Au, Cu) et d'oxydes de métaux (TiO2, ZrO2) pour application en catalyse." Thesis, Université Laval, 2008. http://www.theses.ulaval.ca/2008/25081/25081.pdf.

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Hochepied, Jean-François. "Précipitation d'hydroxydes et d'oxydes métalliques en solution aqueuse : vers le contrôle morphologique d'objets multi-échelles." Habilitation à diriger des recherches, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00574750.

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Girard, Adrien. "Étude du confinement acoustique dans des nano-structures métalliques et semiconductrices par diffusion Raman basse fréquence." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1106/document.

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Abstract:

Les spectroscopies de diffusion inélastique de la lumière (Raman/Brillouin) sont un outil versatile qui permet d'étudier les phonons thermiques de la matière à différentes échelles. Dans les milieux nano-granulaires, l'étude des phonons acoustiques dont la longueur d'onde est grande devant le diamètre D des grains (?/D >> 1) permet de caractériser l'élasticité macroscopique gouvernée par la loi du contact de Hertz. La validité de la loi de contact est étudiée pour des poudres d'oxyde constituées de nanoparticules sphériques d'une taille de quelques nanomètres. Lorsque la demi-longueur d'onde des phonons acoustiques devient égale à la dimension du confinement (diamètre D pour les sphères, épaisseur e pour une plaquette), la propagation n'est plus possible et un phénomène de résonance mécanique apparaît. La spectroscopie Raman basse fréquence a été utilisée pour caractériser les modes de vibration acoustique de nanoplaquettes semiconductrices habillées d'un « manteau » organique. Lorsque l'épaisseur est suffisamment faible (e ~1 nm) une forte déviation de la fréquence de résonance est observée par rapport au modèle de la plaquette libre, attribuée à la présence des molécules organiques et est interprétée par un effet nano-balance. Lorsque l'objet confinant est un nano-dimère métallique, une hybridation plasmonique et acoustique des nanoparticules ont lieu conjointement. L'excitation résonante du plasmon dimèrique permet d'observer à l'échelle d'un dimère unique la diffusion par les modes de vibration dipolaire hybridé l=1 ainsi que les modes non hybridés de moment angulaire l >2, interdits par les règles de sélection précédemment établies pour ce régime de taille
Inelastic light scattering spectroscopies (Raman/Brillouin) are a versatile tool to study thermal phonons at various scales. In nano-granular media, the study of acoustic phonons with a wavelength much greater than the grain diameter D (?/D >> 1) allows one to characterize the macroscopic elasticity governed by Hertz law of the contact. The validity of Hertz law is studied for powders made of oxide nanoparticles a few nanometers in diameter. When the phonon half-wavelength reaches the confinement dimension (diameter D for spheres, thickness e for plates) propagation is forbidden and mechanical resonances occur. Low frequency Raman spectroscopy has been used to characterize the acoustic resonances of semiconducting nanoplatelets “dressed” with an organic surfactant layer. When the thickness becomes thin enough (e ~ 1 nm), the resonance frequency is significantly downshifted compared to a free platelet, attributed to a mass load effect due to the organic molecules. When the confining object is a metallic nano-dimer, both plasmonic and acoustic hybridization occur at the same time. The resonant excitation of the dimeric plasmon allows one to observe down to single nano-object scale the inelastic scattering by dimer hybridized dipolar vibration modes l=1 as well as non-hybridized modes with higher angular momentum l >2, known to be Raman inactive in this size range according to previously established selection rules. Possibilities for a new plasmon-vibration coupling mechanism are discussed

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Sajjadi, Seyed Mohammad Hossein. "Étude des extractions de composés organiques à l'aide de liquides ioniques et nanoparticules d'oxydes de métaux." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0223/document.

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Abstract:

Le travail de thèse porte sur l'utilisation simultanée de liquides ioniques (LIs) et de nanoparticules d'oxydes de métaux (NPs) pour l'extraction des composés organiques à partir des solutions aqueuses et organiques. Il a été constaté que les LIs présentent une excellente sélectivité par rapport aux composés organiques. Cette sélectivité a été souvent améliorée par la présence de NPs. Deux techniques d'utilisation des systèmes extractifs NPs/LIs ont été utilisées; La première consistait à l'extraction liquide/liquide à partir d'une phase aqueuse par une phase LI contenant suspension de NPs. Dans la seconde méthode les nanoextracteurs NPs/LI ont été dispersés directement en solution. La qualité des résultats dépend de tous les paramètres du système étudié (la nature du solvant, du LI, des NPs et du composé organique extrait). Nous nous sommes également intéressés au mécanisme de formation d'agrégats de NPs en solutions aqueuses contenant des liquides ioniques. Nous avons démontré que les nanoagrégats de NPs peuvent être souvent considérés comme nanoextracteurs imbibés de liquides ioniques et actifs en tant qu'extracteurs. Nous avons démontré l'utilité du système NPs/LI pour l'extraction de composés organiques. Des nombreux tests ont permis d'établir les conditions dans lesquelles cette technique peut conduire à des résultats satisfaisants. L'utilisation de nanoextracteurs parait très prometteuse pour élimination de solutés très dilués
This study concerns a simultaneous utilization of ionic liquids (Ils) and nanoparticles of metal oxides (NPs) to extracting organic compounds from aqueous and organic solutions. It was observed that the selectivity of organic compounds extracted with ILs makes is excellent and that may be enhanced when IL was used together with NPs. Two techniques were used to enhance the selectivity. At first, the liquid-liquid extraction was performed using a IL phase containing NP suspension in contact with an aqueous or organic phase. Secondly, the nanoextractors NPs/IL were directly dispersed in solution. The quality of results obtained was a complex function of ILs, NPs and organic compounds to be extracted. The mechanism of NP aggregate formation in aqueous solutions of ILs was also studied. It was demonstrated that the nanoaggregates formed with NPs are soaked with ILs and may act as IL nanoextractors. Results presented demonstrated that NPs/IL systems may be useful in extraction of organic compounds. Indeed, numerous extraction experiments made it possible to define optimal conditions to carry out successful extractions. The most promising results were obtained with extraction of diluted solutes

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Dassié, Pierre-Igor. "Vers une approche intégrée de la synthèse et de la mise en forme d'oxydes métalliques par extrusion réactive." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2018SORUS131.pdf.

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Abstract:

Une nouvelle méthode « one pot » de synthèse et de mise en forme continue d’oxydes métalliques nanostructurés, résultat d’un couplage original entre la chimie sol-gel et le procédé d’extrusion réactive, a été développée. A notre connaissance, il n’existe pas de littérature concernant l’extrusion réactive massique d’oxydes métalliques, ce sujet se situe donc aux frontières des connaissances de tels systèmes chimiques. Nous nous sommes tout d’abord intéressés à la synthèse et la mise en forme d’aluminosilicates amorphes à porosité hiérarchique (micro/méso/macroporeux) à caractère zéolitique. Les extrudés obtenus présentent d’excellentes propriétés texturales (surface spécifique supérieure à 800 m2/g, volume poreux supérieur à 0,6 cm3/g). De plus, ils présentent une acidité exacerbée, comparée à un aluminosilicate standard. Leur activité, évaluée par isomérisation du méta-xylène et par déshydratation du méthanol, est supérieure à une référence contenant de la zéolite Y (pour une activité à iso-masse). Nous nous sommes également intéressés à la synthèse d’extrudés de boehmite. Nous avons tout d’abord cherché à adapter une réaction de co-précipitation de sels d’aluminium au procédé. Dans un deuxième temps, nous nous sommes tournés vers la synthèse en masse de boehmite par hydrolyse/condensation d'alcoxydes d'aluminium (sans solvant). Cette dernière réaction s'est révélée très intéressante tant au niveau de la validation du procédé d’extrusion réactive (intensification de procédé, intégration thermique) que du point de vue de la texture poreuse des produits formés
A new one pot method for the synthesis and shaping of nanostructured metal oxides, based on the coupling of sol-gel chemistry and reactive extrusion process, was developed. To our knowledge, no literature is to be found about this topic so this work is situated at the frontier of such chemical systems’s knowledge. First, we worked on the synthesis and shaping of amorphous aluminosilicates with hierarchical porosity (micro/meso/macroporous) and zeolitic feature. Extrudates were obtained, those solids show fine textural properties (specific surface area above 800 m2/g, porous volume above above 0.6 cm3/g). Furthermore, they demonstrate increased acidity properties compared to standard amorphous aluminosilicates. Their catalytic activities were appraised by m-xylene isomerization and methanol dehydration and were found to be actually better than a catalyst with zeolite Y (for an activity calculed at iso-weight). Then we worked on the synthesis and shaping of boehmite (γ-AlOOH). First, we tryed to adapt an aluminium salts based co-precipitation reaction to our process. Afterward, we change the chemical reaction to aluminium alkoxides hydrolysis/condensation (without solvent). This later reaction was especially interesting, both in the validation of the reactive extrusion process (process intensification, thermal integration) as well as in the products textural properties

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Dassié, Pierre-Igor. "Vers une approche intégrée de la synthèse et de la mise en forme d'oxydes métalliques par extrusion réactive." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS131/document.

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Abstract:

Une nouvelle méthode « one pot » de synthèse et de mise en forme continue d’oxydes métalliques nanostructurés, résultat d’un couplage original entre la chimie sol-gel et le procédé d’extrusion réactive, a été développée. A notre connaissance, il n’existe pas de littérature concernant l’extrusion réactive massique d’oxydes métalliques, ce sujet se situe donc aux frontières des connaissances de tels systèmes chimiques. Nous nous sommes tout d’abord intéressés à la synthèse et la mise en forme d’aluminosilicates amorphes à porosité hiérarchique (micro/méso/macroporeux) à caractère zéolitique. Les extrudés obtenus présentent d’excellentes propriétés texturales (surface spécifique supérieure à 800 m2/g, volume poreux supérieur à 0,6 cm3/g). De plus, ils présentent une acidité exacerbée, comparée à un aluminosilicate standard. Leur activité, évaluée par isomérisation du méta-xylène et par déshydratation du méthanol, est supérieure à une référence contenant de la zéolite Y (pour une activité à iso-masse). Nous nous sommes également intéressés à la synthèse d’extrudés de boehmite. Nous avons tout d’abord cherché à adapter une réaction de co-précipitation de sels d’aluminium au procédé. Dans un deuxième temps, nous nous sommes tournés vers la synthèse en masse de boehmite par hydrolyse/condensation d'alcoxydes d'aluminium (sans solvant). Cette dernière réaction s'est révélée très intéressante tant au niveau de la validation du procédé d’extrusion réactive (intensification de procédé, intégration thermique) que du point de vue de la texture poreuse des produits formés
A new one pot method for the synthesis and shaping of nanostructured metal oxides, based on the coupling of sol-gel chemistry and reactive extrusion process, was developed. To our knowledge, no literature is to be found about this topic so this work is situated at the frontier of such chemical systems’s knowledge. First, we worked on the synthesis and shaping of amorphous aluminosilicates with hierarchical porosity (micro/meso/macroporous) and zeolitic feature. Extrudates were obtained, those solids show fine textural properties (specific surface area above 800 m2/g, porous volume above above 0.6 cm3/g). Furthermore, they demonstrate increased acidity properties compared to standard amorphous aluminosilicates. Their catalytic activities were appraised by m-xylene isomerization and methanol dehydration and were found to be actually better than a catalyst with zeolite Y (for an activity calculed at iso-weight). Then we worked on the synthesis and shaping of boehmite (γ-AlOOH). First, we tryed to adapt an aluminium salts based co-precipitation reaction to our process. Afterward, we change the chemical reaction to aluminium alkoxides hydrolysis/condensation (without solvent). This later reaction was especially interesting, both in the validation of the reactive extrusion process (process intensification, thermal integration) as well as in the products textural properties

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Khelifa, Hocine. "Propriétés diélectriques des nanofluides : tenue diélectrique, électrisation statique, décharges partielles et décharges surfaciques." Electronic Thesis or Diss., Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2024. http://www.theses.fr/2024ECDL0048.

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Abstract:

Cette thèse explore le développement, la préparation et la caractérisation des nanofluides (NFs) pour améliorer la performance diélectrique des liquides d'isolation couramment utilisés dans les transformateurs de puissance, y compris les esters synthétiques, les esters naturels et les huiles minérales en incorporant différents types de nanoparticules (NPs). Ces dernières sont conductrices (Fe3O4, C60, et Gr), semiconductrices (ZnO et CuO) et isolantes (Al2O3, ZrO2, SiO2 et MgO). L'étude vise à améliorer les propriétés diélectriques, notamment la tension de claquage en courant alternatif, la résistance aux décharges partielles, la tendance à la charge électrostatique et les caractéristiques de décharge de surface. Une analyse complète couvrant l'évolution historique, les techniques de préparation (méthodes en une ou deux étapes) et les mécanismes de stabilisation essentiels pour obtenir des nanofluides stables avec des propriétés diélectriques optimales est présentée. Les protocoles de préparation des NP, ainsi que les différents montages expérimentaux et les méthodes utilisées pour les caractériser sur le plan diélectrique, sont ensuite décrits. L'impact des caractéristiques des NPs, telles que le type, la taille, la concentration et le traitement de surface, sur les performances diélectriques des liquides de base est systématiquement évalué. Les données expérimentales sont ensuite analysées à l'aide d'outils statistiques tels que le test d'adéquation d'Anderson-Darling et l'analyse de probabilité de Weibull, et les tensions correspondant à des niveaux de risque de 1 %, 10 % et 50 % ont été déterminées. Les mécanismes impliqués dans l'amélioration/la détérioration de la tension de claquage en courant alternatif sont discutés. Les résultats expérimentaux indiquent que les nanofluides (NFs) améliorent de manière significative les propriétés diélectriques en réduisant l'activité de décharge partielle, la tendance à la charge électrostatique et la longueur d'arrêt des décharges de surface. Cette amélioration est obtenue en influençant la mobilité des charges dans les liquides. Les nanoparticules (NPs) conductrices et isolantes, en particulier Fe3O4 et Al2O3, présentent des avantages substantiels qui peuvent contribuer à atténuer les événements de rupture et à prolonger la longévité des équipements. En outre, l'interaction des nanoparticules aux interfaces solide-liquide affecte les comportements de décharge de surface, ce qui renforce le rôle des nanofluides dans l'amélioration de la durabilité de l'isolation
This thesis explores developing, preparing, and characterizing nanofluids (NFs) to enhance the dielectric performance of insulation liquids commonly used in power transformers, including synthetic esters, natural esters, and mineral oils by incorporating different types of nanoparticles (NPs). These later being conducting (Fe3O4, C60, Gr), semi-conducting (ZnO and CuO), and insulating (Al2O3, ZrO2, SiO2, and MgO). The study aims to improve dielectric properties, including the AC breakdown voltage, partial discharge (PD) resistance, electrostatic charging tendency, and surface discharge characteristics. A comprehensive analysis covering the historical evolution, preparation techniques (one-step and two-step methods), and stabilization mechanisms essential for achieving stable nanofluids with optimal dielectric properties is presented. The preparation protocols of NFs, as well as the various experimental set-ups and methods used to characterize them dielectrically, are then described. The impact of NP characteristics, such as the type, size, concentration, and surface treatment, on the dielectric performance of base liquids is systematically assessed. The experimental data are then analyzed using statistical tools such as the Anderson-Darling goodness-of-fit test and Weibull probability analysis, and the voltages corresponding to 1%, 10%, and 50% risk levels were determined. The involved mechanisms in the improvement/deterioration of AC breakdown voltage are discussed. The experimental results indicate that nanofluids (NFs) significantly enhance the dielectric properties by reducing partial discharge activity, the electrostatic charging tendency, and the stopping length of surface discharges. This improvement is achieved by influencing charge mobility within the liquids. Both conducting and insulating nanoparticles (NPs), particularly Fe3O4 and Al2O3, demonstrate substantial benefits, which can help mitigate breakdown events and extend equipment longevity. Additionally, the interaction of nanoparticles at solid-liquid interfaces affects surface discharge behaviors, further supporting the role of nanofluids in enhancing insulation durability

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Siron, Valérie. "Stabilité de nanoparticules d'oxyde métallique et effets toxicologiques." Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077138.

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Abstract:

C'est à cause de leur petite taille (une dimension inférieure à 100 nm) que les nanoparticules sont utilisées dans de nombreux domaines d'application (textiles, cosmétiques,. . . ). Certains de ces nanomatériaux sont déjà commercialisés. Cet essor des nanosciences n'a malheureusement pas été accompagné par les études toxicologiques adéquates. Le but de mon travail est donc d'apporter des éléments de réponse à cette problématique. Dans cette optique, l'analyse des interactions biologiques entre des nanoparticules d'oxyde de zinc (ZnO) semiconducteur utilisé dans les crèmes solaires, et Escherichia coli, une bactérie présente dans l'environnement, a été réalisée. Le comportement toxique des ZnO a été évalué dans deux milieux : un milieu de croissance classique, le Luria Bertani (LB), et un milieu environnemental, l'eau de Seine. Les résultats obtenus dans ce travail ont mis en évidence la nécessité d'une approche pluridisciplinaire pour étudier l'impact toxique des nanoparticules. Ainsi, des effets bactériostatique et bactéricide des nanoparticules ont été démontrés, mais la comparaison des effets biologiques observés lors d'une incubation avec des ions Zn2+, suggère une dissolution partielle des nanoparticules. Cette hypothèse a été confirmée par l'étude de la solubilité des nanoparticules dans les différents milieux. La composition du milieu joue indéniablement un rôle dans le potentiel toxique des ZnO. L'implication d'un stress oxydatif dans les mécanismes de toxicité des nanoparticules a également été observée en utilisant une souche mutée pour l'enzyme de la superoxyde dismutase
As they are small, the nanoparticules which one of the dimensions is inferior to 100 nm, are used in many processes (textile, cosmetics,. . . ) and some nanomaterials are already included in consumer goods. Despite the rise of nanosciences, few studies have determined the ecotoxicological and environmental impact of the nanoparticles. The aim of this study is to find some answers to these issues. To do so, the study of the biological interactions between ZnO nanoparticles (semi conductor incorporated in the sunscreen composition), and a Escherichia coli, a bacteria présent in the environment, was performed. The toxic behaviour of ZnO nanoparticles was evaluated in two media: a growth medium Luria Bertani (LB), and an environmental medium, Seine river water. The results obtained in this work show that the toxic impact studies of nanoparticles needed a pluridisciplinary approach. Indeed, the bacteriostatic and bactericidal effects of nanoparticles were evidenced in this work, but a comparison of the biological effects obtained during incubation with Zn2+ ions, suggested the partial dissolution of the nanoparticles. This hypothesis was confirmed by solubility experiments performed in both media. The composition of the medium influences the potential toxicity of ZnO. The implication of oxidative stress in the mechanisms of nanoparticles toxicity was observed by using a mutant strain for the superoxide dismutase enzyme

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George, Isabelle. "Translocation de nanoparticules d'oxyde métallique au travers de la barrière respiratoire." Paris 7, 2014. http://www.theses.fr/2014PA077210.

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Abstract:

La présence de nanoparticules (NPs) dans de nombreux domaines implique d'évaluer leurs effets toxiques si l'Homme. Suite à une exposition non intentionnelle, l'appareil respiratoire est la voie d'entrée principale dE NPs dans l'organisme. L'objectif de cette thèse a été d'évaluer la translocation de NPs au travers d'u épithélium bronchique humain reconstitué in vitro, en fonction de leurs caractéristiques physic( chimiques et de l'état d'intégrité du tapis cellulaire. Des NPs sphériques fluorescentes métallique d différentes compositions, taille et charge de surface ont ici été utilisées. Trois modèles cellulaires respiratoire humains (Calu-3, NCI-H292 et A549) ont été évalués et les cellules Calu-3 cultivées sur insert délimitant deu compartiments apical et basolatéral se sont révélées être le modèle le plus approprié. Toutes les NE transloquent par transcytose et leurs caractéristiques physico-chimiques y jouent un rôle majeur. Nous avor déterminé que : i) les plus petites NPs transloquaient en plus grande quantité, ii) les NPs négative traversaient plus que les NPs positives et iii) qu'une modification de surface des NPs par une corona modifia leur translocation en fonction de leurs caractéristiques initiales. L'état d'intégrité du tapis cellulaire est aus; un facteur prépondérant dans la translocation des NPs et notamment dans un contexte pro-inflammatoir( impliquant une augmentation significative du passage des NPs par la voie paracellulaire. Cette étude a concl à la capacité des NPs à passer les barrières épithéliales et l'intérêt de modèles in vitro pour étudie l'importance des caractéristiques physico-chimiques des NPs impliquées dans ce phénomène
The widespread use of nanoparticles (NPs) in many fields involves evaluating their potential adverse effects on human health. The respiratory tract represents the major route of exposure after NP exposure. In this context, our aim was the evaluation of NP translocation across an in vitro human bronchial epithelial monolayer in function of their physic-chemical characteristics and the state of epithelial integrity. For this purpose we used fluorescently labeled metal oxide NPs of different chemical composition, size and surface charges. Three cellular models (the human bronchial Calu-3 and NCI-H292 and alveolar A549 cell lines) were tested and the Calu-3 model appears to be the most appropriated for in vitro development of a tight epithelium after culture in a two compartments chamber. We have demonstrated that all NPs could translocate through transcytosis according to their NP physico-chemical characteristics. Indeed we have determined that: i) Smaller NPs cross more than the larger ones, ii) Negative NP translocation is higher than for positive NPs and iii) Protein or lipid corona formation around NPs induce a modulation of the translocation. The state of integrity of the epithelial monolayer is also an important issue for NP translocation. Epithelial tight junction opening after an inflammatory context led to a significant increase of NP passage through the paracellular route. In conclusion, this study have demonstrated the NP capacity to translocate across epithelial barriers and the interest to develop in vitro cellular models for studying the importance of NP physico-chemical characteristics as well as the state of integrity of the monolayer in this mechanism

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Glaria, Arnaud. "Généralisation d'une approche de synthèse par voie organométallique, à température ambiante, de nanoparticules monocristallines d'oxydes métalliquess : étude de leurs propriétés optiques ou magnétiques." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/157/.

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Abstract:

Notre groupe a récemment développé une méthode organométallique pour la synthèse de nanoparticules de ZnO de taille et de forme contrôlées. Ce travail de thèse s'inscrit dans une démarche de généralisation de cette méthode à d'autres oxydes métalliques afin d'obtenir des particules de taille inférieure à 5nm. Le travail présenté dans ce manuscrit de thèse concerne la synthèse et l'étude de nanoparticules d'oxydes métalliques possédant soit des propriétés de luminescence (ZnO), soit des propriétés magnétiques (Gamma-Fe2O3, Co3O4, CoFe2O4, FeO ou CoO). Dans la première partie de cette thèse, nous montrons d'une part que l'ajout d'un précurseur organolithien lors de la synthèse des particules de ZnO modifie leur mécanisme de croissance, et d'autre part que la taille des particules dépend directement de la quantité d'organolithien et peut ainsi varier de 2,5 à 4,3 nm. De plus, les études de photoluminescence montrent que l'émission de ces particules varie du bleu au jaune en passant par le blanc. Dans la seconde partie, nous montrons que notre voie de synthèse peut être généralisée à des particules magnétiques comme Gamma-Fe2O3 et CoFe2O4. Nous montrons aussi la variation des interactions entre les particules en fonction de conditions de synthèse. Enfin, nous montrons que la flexibilité de notre approche organométallique nous permet d'accéder à des phases rares et peu stables comme FeO et CoO. La dernière partie de ce manuscrit présente une nouvelle méthode de synthèse de particules à partir de la réduction de précurseurs organométalliques par un complexe amine-borane. Des nanoparticules métalliques de Zn, Fe et Co sont ainsi obtenues
Our group has recently developed an organometallic synthetic approach for the synthesis of ZnO nanoparticles with controlled size and shape. The aim of this thesis is to generalise this method to other metal oxide nanoparticles with a size smaller than 5 nm. This work deals with the synthesis and the study of metal-oxide nanoparticles exhibiting either luminescent (ZnO) or magnetic properties (Gamma-Fe2O3, Co3O4, CoFe2O4, FeO or CoO). In the first part of this thesis, we show that adding an organolithium precursor during the ZnO nanoparticles synthesis modifies their growth mechanism. Therefore, the size of the particles is directly related to the amount of the organolithium precursor and varies from 2. 5 to 4. 3 nm. In this way, colloidal solutions and nanoparticles in the solid state are obtained which display a luminescence in the visible range from yellow to blue through white. In the second part, we show the generalisation of this approach to magnetic nanoparticles such as Gamma-Fe2O3 and CoFe2O4. We show therefore the variation of the interactions between the particles depending on the experimental conditions. Finally, we show that we can also adapt this approach to the synthesis of unstable phases such as FeO and CoO. The last part of this manuscript deals with the synthesis of metallic particles (Fe, Co, Zn) using an amine-borane complex as reducing agent of our organometallic complexes

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Astudillo, Neira Catalina Andrea. "Nanoparticules d'oxyde de nickel et de cobalt incorporées dans des films de polypyrrole en tant que matériau électrocatalytique efficace pour l'oxydation de l'eau." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. https://thares.univ-grenoble-alpes.fr/2020GRALV016.pdf.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse porte sur le développement d'anodes très actives et stables pour l'oxydation électrocatalytique de l'eau dans des conditions de pH presque neutre, à base de nanoparticules d'oxyde de nickel ou de cobalt ou de nickel/fer incorporées dans une matrice de poly(pyrrole-alkylammonium). Préparés par un procédé entièrement électrochimique, ces matériaux nanocomposites sont hautement nanostructurés avec des tailles de particules d'oxyde métallique comprises entre 20 et 30 nm, qui sont bien dispersées dans le film de polypyrrole, conférant une grande surface électroactive et donc une grande activité électrocatalytique vis-à-vis de l'oxydation de l'eau à un pH proche de la neutralité de 9,2. Ces performances placent ces électrodes à base de nanocomposites parmi les anodes les plus actives décrites dans la littérature, employant des oxydes de nickel, ou de cobalt, ou de nickel/fer à pH 9,2. De plus, lorsque le matériau nanocomposite est électrodéposé sur de l'ITO poreux, la physisorption du film nanocomposite est considérablement améliorée et, par conséquent, son activité catalytique demeure très stable au-delà de 24 heures d'électrolyse. Ce travail démontre le rôle bénéfique de la matrice de polypyrrole chargée positivement dans la préparation de petites particules d'oxyde métallique et dans l'obtention d'anodes très stables et actives pour l'oxydation de l'eau
This thesis deals with the development of highly active and stable anodes for electrocatalytic water oxidation under near-neutral pH conditions, based on nickel or cobalt or nickel/iron oxide nanoparticules embedded into a poly(pyrrole-alkylammonium) matrix. Prepared by an all-electrochemical procedure, these nanocomposite materials are highly nanostructured with sizes of metal oxide particle between 20 and 30 nm, which are well dispersed into the polypyrrole film, conferring a great electroactive surface area and thus a high electrocatalytic activity towards water oxidation at near neutral pH of 9.2. These performances place these nanocomposite based electrodes among the most active anodes described in the literature employing either nickel or cobalt or nickel/iron oxide at pH 9.2. In addition, when the nanocomposite material is electrodeposited on porous ITO, the physisorption of the nanocomposite film is considerably enhanced and consequently its catalytic activity is very stable beyond 24 h of electrolysis. This work demonstrates the beneficial role of positively charged polypyrrole matrix in the preparation of small particles of metal oxide and in the achievement of highly stable and active anodes for water oxidation

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Nguyen, Thi Quyen. "Développement de photoélectrodes hybrides via l'assemblage d'un photosensibilisateur à base de ruthénium et d'un nanocatalyseur métal-oxyde métallique pour la génération d'O2 solaire." Thesis, Toulouse 3, 2021. http://www.theses.fr/2021TOU30046.

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Abstract:

Dans ce travail, différents systèmes catalytiques nanostructurés ont été synthétisés par une approche organométallique pour obtenir des nanoparticules de petite taille et de distribution de taille étroite, et leur activité catalytique dans la réaction d'oxydation de l'eau a été évaluée. Premièrement, des NPs de fer stabilisées par l'acide oléique ont été synthétisées qui présentaient une taille moyenne d'env. 10 nm ± 1,1 nm. Une couche d'oxyde, gamma-Fe_2O_3, d'env. 2,6 nm d'épaisseur a été formée à leur surface pour obtenir des structures cœur-coquille Fe@FeOx d'env. 11,5 ± 2,3 nm de diamètre. Malgré leur hydrophobicité, ces nanoparticules ont montré une bonne activité électrocatalytique en conditions alcalines. La coquille d'oxyde gamma-Fe_2O_3 étant bien adaptée au greffage de groupements phosphoniques, ces NPs Fe@FeOx ont été greffées avec différents acides aminophosphoniques afin de les transférer dans l'eau. Une évaluation préliminaire de leur activité catalytique montre une amélioration lorsque les NPs sont greffées avec l'acide 3-aminopropyl phosphonique, ce qui ouvre des perspectives prometteuses. En outre, un photosensibilisateur, un complexe Ru-phénanthroline avec un groupe phosphonate pendant, a été synthétisé et greffé sur les NPs Fe@FeOx pour former une photoanode hybride et catalyser la photoélectrodécomposition de l'eau. Des processus mono et biphasiques ont été étudiés pour greffer le complexe à la surface des nanoparticules. Le processus monophasique s'est avéré plus efficace car il a fourni une densité de greffage plus élevée (respectivement 56 et 9 Ru par NP pour les processus mono et biphasiques). Des mesures photoélectrochimiques ont montré que le nanocatalyseur hybride comprenant la teneur en Ru la plus élevée était env. 9 fois plus actif qu'un simple mélange entre un photosensibilisateur au ruthénium sans fonction de greffage et les nanoparticules Fe@FeOx, et env. 40 fois plus actif que les NPs Fe@FeOx. L'amélioration des performances pourrait être attribuée à un transfert d'électrons plus efficace entre le photosensibilisateur et le catalyseur Fe@FeOx grâce à la liaison covalente entre ces deux composants. Le greffage covalent s'est avéré améliorer non seulement l'activité photocatalytique mais également la stabilité du système. Enfin, des NPs NiFe amorphes (diamètre env. 4 nm) avec deux compositions différentes (Ni_0,5Fe_0,5 NPs et Ni_0,68Fe_0,32 NPs) ont été synthétisées, oxydées à l'air et fonctionnalisées avec de l'acide 3-aminopropyl phosphonique. L'activité électrocatalytique de ces NP hydrosolubles a été étudiée en milieu alcalin, en comparaison avec des NPs NiOx, FeOx et Ni_0.1Fe_0.9Ox. Les NPs hydrosolubles contenant 32% de Fe (Ni_0,68Fe_0,32Ox) ont montré l'activité la plus élevée et une bonne durabilité en solution alcaline. Ces caractéristiques rendent ces NP amorphes potentiellement applicables dans les cellules photoélectrochimiques pour la photodécomposition de l'eau
In this work, different nanostructured catalytic systems have been synthesized by an organometallic approach to produce nanoparticles (NPs) of small size and narrow size distribution, and their catalytic activity in the water oxidation reaction has been evaluated. First Fe NPs stabilized by oleic acid were synthesized that displayed an average size of ca. 10 nm ± 1.1 nm. A gamma-Fe_2O_3 oxide layer ca. 2.6 nm thick has been formed at their surface to obtain Fe@FeOx core-shell structure of ca. 11.5 ± 2.3 nm in diameter. Despite their hydrophobicity, these nanoparticles showed good electrocatalytic activity in alkaline conditions. As the gamma-Fe_2O_3 oxide shell is well adapted to the grafting of phosphonic groups, these Fe@FeOx NPs were grafted with different aminophosphonic acids in order to transfer them into water. Preliminary assessment of their catalytic activity showed improved activity for the NPs functionalized by 3-aminopropylphosphonic acid which opens promising prospects. Subsequently, a Ru-phenanthroline light-harvester with a pendant phosphonate group was synthesized and grafted onto the Fe@FeOx core/shell NPs to afford a novel hybrid photoanode for solar-driven water splitting. Mono- and biphasic processes were investigated to graft the Ru-complex at the surface of the NPs. The monophasic process was found to be more efficient as it provided a higher grafting density at the surface of the NPs (respectively 56 and 9 Ru per nanoparticles for the mono and biphasic processes). Photoelectrochemical measurements showed that the hybrid nanocatalyst comprising the highest Ru content was ca. 9-fold more catalytically active than a simple mixture between a ruthenium polypyridyl photosensitizer bearing no grafting group and the Fe@FeOx nanoparticles, and 40-fold more active than the pristine Fe@FeOx NPs. The performance enhancement could be attributed to a more efficient electron transfer between the ruthenium polypyridyl photosensitizer and the Fe@FeOx water oxidation catalyst thanks to the covalent bonding between these two components. The covalent grafting was found to improve not only the photocatalytic activity but also the stability of the system. Finally, amorphous NiFe NPs (diameter ca. 4 nm) with two different ratios between Ni and Fe (Ni_0.5Fe_0.5 NPs and Ni_0.68Fe_0.32 NPs) were synthesized, oxidized in air and grafted with 3-aminopropylphosphonic acid in order to obtain hydrophilic systems. The electrocatalytic activity of these water-soluble NPs was studied in alkaline solution, in comparison with that of crude NiOx NPs, FeOx NPs, and Ni_0.1Fe_0.9Ox NPs. The water soluble NPs containing 32 % of Fe (Ni_0.68Fe_0.32Ox) showed the highest activity and a good durability in alkaline solution. These characteristics make these amorphous NPs potentially applicable in photoelectrochemical cells for water splitting

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Zheng, Ce. "Synthèse de nano-amas d'oxyde métallique par implantation ionique dans un alliage Fe10Cr de haute pureté." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLS091/document.

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Abstract:

Les aciers ODS (Oxide Dispersed Strengthened Steels), renforcés par des dispersions de nano-oxydes métalliques (à base d'éléments Y, Ti et O), sont des matériaux prometteurs pour les réacteurs nucléaires de génération IV. La compréhension fine des mécanismes mis en jeu lors de la précipitation de ces nano-oxydes permettrait d'améliorer la fabrication et les propriétés mécaniques de ces aciers ODS, avec un fort impact économique en vue de leur industrialisation. Pour étudier expérimentalement ces mécanismes, une approche analytique par implantation ionique est utilisée dans cette étude, permettant de contrôler différents paramètres de synthèse de ces précipités comme la température et leur concentration. Ce projet a permis de démontrer la faisabilité de cette méthode et d'étudier le comportement d'alliages modèles (à base d'oxyde d'aluminium) sous recuit thermique. Des alliages Fe-10Cr de haute pureté ont été implantés avec des ions Al et O à température ambiante. Les observations de microscopie électronique en transmission ont montré que des nano-oxydes apparaissent dans la matrice de Fe-10Cr dès l'implantation à température ambiante, sans recuit subséquent. Les défauts créés lors de l'implantation ionique sont à l'origine de la mobilité des éléments introduits, permettant la nucléation de ces nanoparticules, de quelques nm de diamètre. Ces nanoparticules sont composées d'aluminium et d'oxygène, et également de chrome. Les examens en haute résolution montrent que leur structure cristallographique correspond à celle d'un composé hors équilibre de l'oxyde d'aluminium (de type γ-Al₂O₃). Les traitements thermiques effectués après implantation induisent une croissance de la taille de ces nano-oxydes, et un changement de phase qui tend vers la structure d'équilibre (de type α-Al₂O₃). Ces résultats sur des alliages modèles s'appliquent entièrement aux matériaux industriels : en effet l'implantation ionique reproduit les conditions du broyage, et les traitements thermiques sont à des températures équivalentes à celles des traitements d'élaboration thermo-mécaniques. Un mécanisme de la précipitation de nano-oxydes dispersés dans des alliages ODS est proposé dans ce manuscrit
ODS (Oxide Dispersed Strengthened) steels, which are reinforced with metal dispersions of nano-oxides (based on Y, Ti and O elements), are promising materials for future nuclear reactors. The detailed understanding of the mechanisms involved in the precipitation of these nano-oxides would improve manufacturing and mechanical properties of these ODS steels, with a strong economic impact for their industrialization. To experimentally study these mechanisms, an analytical approach by ion implantation is used, to control various parameters of synthesis of these precipitates as the temperature and concentration. This study demonstrated the feasibility of this method and concerned the behaviour of alloys models (based on aluminium oxide) under thermal annealing. High purity Fe-10Cr alloys were implanted with Al and O ions at room temperature. Transmission electron microscopy observations showed that the nano-oxides appear in the Fe-10Cr matrix upon ion implantation at room temperature without subsequent annealing. The mobility of implanted elements is caused by the defects created during ion implantation, allowing the nucleation of these nanoparticles, of a few nm in diameter. These nanoparticles are composed of aluminium and oxygen, and also chromium. The high-resolution experiments show that their crystallographic structure is that of a non-equilibrium compound of aluminium oxide (cubic γ-Al₂O₃ type). The heat treatment performed after implantation induces the growth of the nano-sized oxides, and a phase change that tends to balance to the equilibrium structure (hexagonal α-Al₂O₃ type). These results on model alloys are fully applicable to industrial materials: indeed ion implantation reproduces the conditions of milling and heat treatments are at equivalent temperatures to those of thermo-mechanical treatments. A mechanism involving the precipitation of nano-oxide dispersed in ODS alloys is proposed in this manuscript based on the obtained experimental results, and the existing literature

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Richardson, Yohan. "Nouvelles stratégies catalytiques pour la gazéification de la biomasse : génération in-situ de nanoparticules à base de nickel ou de fer au cours de l'étape de pyrolyse." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20098.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'étudier une stratégie catalytique originale, consistant à insérer par imprégnation, au sein de la matrice lignocellulosique du bois, un sel métallique de Ni ou Fe, dont les phases catalytiquement actives pour la conversion des goudrons sont générées in-situ au cours de l'étape de pyrolyse. La caractérisation des échantillons de bois imprégné révèle que l'insertion des cations métalliques fait intervenir des mécanismes d'adsorption électrostatique, d'échange ionique et de complexation au sein des hémicelluloses, de la lignine et des microfibrilles de cellulose, assurant un état élevé de dispersion du métal dans la matrice lignocellulosique. L'étude de l'évolution des espèces de Ni au cours de la pyrolyse du bois met en évidence la formation de nanoparticules (NPs) de Ni0 quasi-monocristallines dans la gamme de température 400-500°C, les atomes de carbone jouant le rôle d'agent réducteur. Dans la même gamme de température, les espèces de Fe sont transformées en NPs de FeOx amorphes. Les tests de pyrolyse à 700°C révèlent que le nickel est plus efficace pour augmenter la production de H2 et réduire la formation d'hydrocarbures aromatiques, tandis que le fer est plus performant pour réduire la production totale de goudrons. D'un point de vue mécanistique, la présence des espèces métalliques, très dispersées dans la matrice lignocellulosique, impacte considérablement les mécanismes primaires de pyrolyse. De plus, les réactions secondaires de pyrolyse sont fortement modifiées par la génération in-situ des NPs de Ni0 et de FeOx, considérées comme les phases actives pour les réactions de conversion des goudrons et la réaction du gaz à l'eau
This exploratory research work aimed at studying an original catalytic strategy for biomass gasification which consists in inserting into the lignocellulosic matrix of wood, by impregnation, a salt of Ni or Fe whose catalytically active phases for tar conversion reactions are generated in-situ during the pyrolysis stage. The characterization of the metal impregnated wood samples reveals that electrostatic adsorption, ion-exchange and metal complexation within hemicelluloses, lignin and cellulose microfibrills are involved in the mechanisms of metal cations insertion, resulting in a very high metal dispersion into the lignocellulosic matrix. The study of the nickel species evolution during wood pyrolysis demonstrates the formation of quasi-monocristalline Ni0 nanoparticles (NPs) in the temperature range 400-500°C, the carbon atoms acting as the reducing agent. In the same temperature range, the Fe species are transformed into amorphous FeOx NPs. The pyrolysis tests performed at 700°C reveal that the nickel catalyst is more efficient for enhancing H2 production and reducing the formation of aromatic hydrocarbons, whereas the iron catalyst exhibits better performances for reducing total tar production. From a mechanistic standpoint, it is suggested that the presence of highly dispersed metal species into the lignocellulosic matrix strongly impacts the mechanisms of primary pyrolysis. Moreover, the secondary pyrolysis reactions are strongly modified by the in-situ generation of Ni0 and FeOx NPs considered as the active phases for tar conversion and water gas shift reactions. Potential interests of the new nanocomposite materials Ni0/C and FeOx/C as obtained are discussed

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Valour, Arnaud. "Synthèse d'oxyde de zinc dopé azote sous formes de poudre et de couche mince : caractérisation du type de semiconductivité." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S014/document.

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Abstract:

Cette thèse fait suite à des travaux ayant permis, de manière non reproductible, la stabilisation de l’oxyde de zinc de type-p (p-ZnO:N) sur une période de plus de deux ans par décomposition de ZnO2 sous flux de NH3. L’objectif de ces travaux était de maîtriser de manière reproductible la synthèse de p-ZnO:N sous formes de poudre, puis de couche mince, dans l’optique de réaliser des homojonctions p-ZnO:N/n-ZnO ayant de potentielles applications dans le domaine de l’optoélectronique. Dans ce but, différents paramètres de la synthèse ayant permis initialement l’obtention de p-ZnO:N fortement lacunaire en zinc (20%) ont été étudiés sans aboutir de nouveau à la stabilisation du caractère-p. La formation in-situ d’impuretés NO3- mise en évidence conduit à une ambiguïté quant à l’origine du type-p dans notre matériau. Parallèlement, une nouvelle voie de synthèse a été mise en place, en utilisant l’approche colloïdale, permettant d’obtenir des nanocristaux de ZnO inférieurs à 10 nm facilement convertibles en nanoparticules de ZnO2 par simple traitement avec une solution diluée d’H2O2 à température ambiante. Le matériau final ZnO:N est obtenu après nitruration sous flux d’ammoniac à 250°C. Ces résultats ont été efficacement transposés à la réalisation de couches minces (CM) de ZnO:N par dip-coating, mais les mesures Mott-Schottky ont également révélé une conductivité de type-n pour tous les échantillons. Enfin, les résultats préliminaires des calculs théoriques menés en parallèle de cette thèse nous ont amenés à reconsidérer les conditions de synthèse pour favoriser l'insertion de NH3 / NH4+ lors de la préparation des échantillons dans la quête de p-ZnO:N
Cette thèse fait suite à des travaux ayant permis, de manière non reproductible, la stabilisation de l'oxyde de zinc de type-p (p-ZnO:N) sur une période de plus de deux ans par décomposition de ZnO2 sous flux de NH3. L'objectif de ces travaux était de maîtriser de manière reproductible la synthèse de p-ZnO:N sous formes de poudre, puis de couche mince, dans l'optique de réaliser des homojonctions p-ZnO:N/n-ZnO ayant de potentielles applications dans le domaine de l'optoélectronique. Dans ce but, différents paramètres de la synthèse ayant permis initialement l'obtention de p-ZnO:N fortement lacunaire en zinc (20%) ont été étudiés sans aboutir de nouveau à la stabilisation du caractère-p. La formation in-situ d'impuretés NO3- mise en évidence conduit à une ambiguïté quant à l'origine du type-p dans notre matériau. Parallèlement, une nouvelle voie de synthèse a été mise en place, en utilisant l'approche colloïdale, permettant d'obtenir des nanocristaux de ZnO inférieurs à 10 nm facilement convertibles en nanoparticules de ZnO2 par simple traitement avec une solution diluée d'H2O2 à température ambiante. Le matériau final ZnO:N est obtenu après nitruration sous flux d'ammoniac à 250°C. Ces résultats ont été efficacement transposés à la réalisation de couches minces (CM) de ZnO:N par dip-coating, mais les mesures Mott-Schottky ont également révélé une conductivité de type-n pour tous les échantillons. Enfin, les résultats préliminaires des calculs théoriques menés en parallèle de cette thèse nous ont amenés à reconsidérer les conditions de synthèse pour favoriser l'insertion de NH3 / NH4+ lors de la préparation des échantillons dans la quête de p-ZnO:N

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Sharma, Nipun. "Self-organization of silver nanoparticles with femtosecond laser in TiO2 matrix : Applications to plasmonic colours, multiple hidden images and Colour Image-Multiplexing." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSES032.

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Abstract:

L'auto-organisation de nanoparticules métalliques dans un support est un moyen efficace et peu coûteux de produire des systèmes plasmoniques pouvant être utilisés pour des applications d'affichage couleur actif, de codage d'image et de sécurité. De tels systèmes nanocomposites doivent être synthétisés sous forme de films stables qui pourraient être enduits sur tout type de surface pour un traitement laser. Cette thèse de doctorat porte sur l 'auto - organisation induite par laser de couches minces nanocomposites d' argent et d 'oxyde de titane mésoporeux.Dans ce travail, nous étudions d'abord la synthèse de couches minces mésoporeuses de TiO2 à l'aide d'un processus hydrolytique, facile à mettre en œuvre, pour fournir des films cristallisés à partir de 100 ° C. sont rapportés dans ce travail. En outre, les mécanismes de croissance des nanocristaux dans les films mésoporeux de TiO2 sont étudiés sous la forme de mesures ellipsométriques mettant en évidence son effet sur la porosité et la cristallinité du film avec la température de recuit.La deuxième étude démontre la fabrication de différentes structures nanocomposites à l'aide de la technique de balayage laser femtoseconde, déclenchant la croissance et l'auto-organisation de nanoparticules d'argent à l'intérieur d'une matrice de titane amorphe poreuse donnant lieu à des couleurs dichroïques plasmoniques. Une recherche plus approfondie sur l'étude paramétrique de ces nanocomposites donne lieu à différentes nanostructures à deux régimes de vitesse de balayage différents, qui se forment à la surface et sont noyées en dessous en raison de l'excitation de la surface et des modes guidés. La flexibilité de cette technologie de marquage laser permet également de fabriquer des nanostructures hybrides composées de différents types de nanostructures adjacentes, entrelacées pour couvrir de grandes surfaces. Une extension de cette étude est conclue sur des substrats plastiques / flexibles pour encoder des images imprimées diffractives. Ici, les nanostructures de surface (LIPSS) sont formées en utilisant le contrôle de la polarisation du laser et donc de l'orientation du réseau, qui est utilisé pour coder des images de niveau de gris qui peuvent être observées dans les modes de diffraction.De plus, cette étude se conclut en produisant trois multiplexages d'images qui peuvent être observés dans trois modes sélectionnés d'observation sous lumière blanche en réflexion avec lumière non polarisée et transmission entre polariseurs pour deux angles de polarisation différents. Cela est dû au fait que la biréfringence et le dichroïsme du film peuvent être contrôlés pour produire des gammes de couleurs sans précédent pour le multiplexage. Un tel traitement laser intelligent sur des films minces nanocomposites donne lieu à des applications artistiques et de sécurité en codant différentes images jusqu'à trois sous la même zone
Self-organization of metallic nanoparticles in a medium is an efficient and a low-cost way to produce plasmonic systems that can be used for applications to active colour display, image encoding, and security. Such nanocomposite systems must be synthesized in form of stable films which could be coated on any kind of surface for laser processing. This doctoral thesis focuses on laser‐induced self‐organization of nanocomposite thin films of silver and mesoporous titania.In this work, we first investigate synthesizing mesoporous TiO2 thin films using hydrolytic process, which is easy to implement, to provide crystallized films starting at 100°C. First activation energies in mesoporous TiO2 films using Raman spectroscopy in combination with the phonon quantum confinement model are reported in this work. Further, growth mechanisms of nanocrystals in mesoporous TiO2 films are investigated in form of ellipsometric measurements highlighting its effect on film porosity and crystallinity with annealing temperature.The second study demonstrates fabrication of different nanocomposite structures using femtosecond laser scanning technique, triggering growth and self-organization of silver nanoparticles inside porous amorphous titania matrix giving rise to plasmonic dichroic colours. Further investigation on the parametric study of such nanocomposites gives rise to different nanostructures at two different scan speed regimes, which are formed at the surface and are embedded below due to excitation of surface and the guided modes. The flexibility of this laser-based marking technology also allows to fabricate hybrid nanostructures composed of different adjacent nanostructure types, interlaced to cover large areas. An extension of this study is concluded on plastic/flexible substrates to encode diffractive printed images. Here surface nanostructures (LIPSS) are formed by using the control of laser polarization and thus grating orientation, which is used to encode grey-level images that can be observed in diffraction modes.Further, this study is concluded by producing three image multiplexing which can be observed in three selected modes of observation under white light in reflection with non-polarized light and transmission between polarizers for two different polarization angles. This is due to the fact that the film birefringence and dichroism can be controlled to produce unprecedented colour gamuts for multiplexing. Such smart laser processing on nanocomposite thin films gives rise to artistic and security applications by encoding different images up to three under same area

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Ghalgaoui, Ahmed. "Adsorption et dynamique femtoseconde de molécules de CO adsorbées sur des nanoparticules épitaxiées : sonde optique non linéaire, effet de taille et de support." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00692450.

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Abstract:

Nous avons étudié la spectroscopie et la dynamique d'excitation d'un système hybride constitué de molécules et de nanoparticules (NP) sur couche isolante, qui est aussi un catalyseur modèle (NP de Pd épitaxiées sur une couche mince de MgO sur Ag(100)). Nous avons mis en évidence le rôle de la forme et de la taille des NP ainsi que de l'épaisseur de la couche d'oxyde sur l'interaction entre NP et molécule de CO, par des expériences fondamentales capables de différentier les sites d'adsorption (spectroscopie laser vibrationnelle par somme de fréquences (SFG)). De plus, des expériences pompe-sonde nous ont permis de sonder la dynamique d'interaction des électrons excités dans les NP avec les molécules. Une analyse combinée par LEED et STM nous a permis de déterminer les meilleures conditions de croissance du film de MgO. Par la suite des NP de palladium ont été épitaxiées sur ce film avec une densité et une distribution de taille satisfaisantes. Les spectres SFG montre une forte dépendance de la fréquence de vibration avec la taille des NP et le taux de couverture en CO. Le modèle d'interaction dipolaire que nous avons développé met en évidence le fait que le déplacement de la fréquence de CO avec le taux de couverture et la taille des NP a deux causes : l'interaction dipolaire entre molécules d'une part, qui est modélisable, et d'autre part la variation de la liaison chimique molécule-substrat quand la couverture en adsorbats varie. Le modèle nous a permis de montrer que la polarisabilité vibrationnelle de CO varie d'environ 40 % dans notre gamme de taille de nanoparticule. La diminution de la force de la liaison chimique se traduit par la décroissance de la fréquence à couverture nulle avec la taille des NP. Ces variations vont dans le sens de la littérature : quand la taille des NP diminue, la densité d'états électroniques diminue, les liaisons Pd-Pd se contractent et l'énergie d'adsorption des molécules de CO diminue. L'excitation des électrons des NP et du substrat d'Ag se manifeste par une réponse spectroscopique et par la photodésorption de CO. On observe le découplage de l'excitation produite dans l'argent quand l'épaisseur de la couche d'oxyde dépasse quelques plans atomiques. On observe clairement un effet de taille sur l'efficacité de l'excitation électronique des NP sur les molécules de CO, qui diminue avec la taille des NP. Ceci montre que le confinement des électrons dans la particule a davantage pour effet d'augmenter la vitesse de relaxation électronique vers les phonons, que d'exciter plus efficacement les molécules adsorbées. Un modèle optique de double couche (NP/oxyde) sur un substrat d'argent et un modèle à trois températures (électrons, phonons et adsorbats) ont été développés dans le but d'interpréter quantitativement ces observations. Le modèle optique fait apparaître des variations très fortes de l'absorption par la couche de nanoparticules avec son épaisseur équivalente : les variations du coefficient de réflexion et l'effet des interférences multiples ne sont pas négligeables. Les résultats du modèle à trois températures montrent que la température électronique d'une couche continue est deux fois plus importante que celle des NP de taille finie.

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"Synthèse de matériaux nanocomposites par assemblage de nanoparticules métalliques (Au, Cu) et d'oxydes de métaux (TiO2, ZrO2) pour application en catalyse." Thesis, Université Laval, 2008. http://www.theses.ulaval.ca/2008/25081/25081.pdf.

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Dissertations / Theses on the topic 'Nanoparticules d'oxydes métalliques'

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