Tesi: "Nanoparticules métaux"

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Billaud, Pierre. "Propriétés optiques de nanoparticules uniques de métaux nobles". Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00213213.

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Abstract (sommario):

Dans la gamme de tailles nanométriques, les propriétés optiques de particules uniques d'or et d'argent sont celles du solide massif modifiées par le confinement diélectrique : en particulier les Résonances de Plasmon de Surface. L'interaction lumièrenanoparticule étant très faible, l'étude d'une particule unique a pu être réalisée grâce au développement d'une technique optique originale en champ lointain basée sur la modulation spatiale de l'échantillon. Cette technique a permis la détection et la caractérisation optique géométrique de nanoparticules uniques d'environ 10 nm de diamètre, à l'aide de sources laser ou d'un continuum. L'utilisation d'une lampe blanche et d'un montage proche UltraViolet – visible – proche InfraRouge a permis l'étude de plus grosses particules et donc du mode quadrupolaire du plasmon ainsi que l'analyse de valeurs publiées des fonctions diélectriques des métaux nobles. L'étude de particules en fonction de leur taille a permis de vérifier le passage au mode quasi-statique d'oscillation collective des électrons de conduction. La corrélation des mesures optiques à la microscopie électronique à transmission a montré l'influence de la forme et des interactions entre particules sur cette réponse optique.

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Benoit, Roland. "Nanoparticules de bismuth : synthèse, caractérisation et nouvelles propriétés". Orléans, 2005. http://www.theses.fr/2005ORLE2082.

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Abstract (sommario):

À l’échelle nanométrique et plus précisément en dessous de 10 nm, le bismuth présente des modifications structurales qui, bien que peu étudiées, sont largement décrite dans la littérature comme source d’amélioration des propriétés thermoélectriques. L’objectif principal de ce travail a été de proposer une nouvelle méthode de synthèse permettant d’élaborer des nanoparticules de bismuth métal stable à l’air avec une taille inférieure à 10 nm. La première partie de nos recherches a été consacrée à l’étude des mécanismes de réduction radiolytique du perchlorate de bismuth en solution aqueuse avec et sans polymères. Puis à partir de ces résultats, nous avons mis au point un procédé original de synthèse de réseaux de nanoparticules métalliques dont l’essentiel consiste à réduire le sel précurseur in situ au sein d’une matrice de silice mésoporeuse par voie radiolytique. Ces réseaux, selon la nature de la silice, peuvent être désordonnés ou organisés. Dans ce dernier cas, de nouvelles perspectives s’ouvrent dans le développement des matériaux thermoélectrique basés sur le principe de la filtration des porteurs de charges et des phonons par confinement quantique.

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Helgadottir, Inga. "Synthèse Contrôlée de Nanoparticules de Métaux Oxophiles en Milieu Liquide lonique pour Applications en Microélectronique". Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10286.

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Abstract (sommario):

Les nanoparticules et nano alliages métalliques (dont la taille est inferieure à 10 nm) revêtent un grand intérêt dans de nombreuses applications, pour lesquelles un contrôle précis de la taille, de la composition et de la morphologie de ces objets sont requis. En effet, la diversité des compositions et des structures (taille, morphologie et arrangement atomique) offre une gamme presque illimitée de possibilités. Ce travail de thèse étend une approche développée au Laboratoire, qui consiste à former des nanoparticules métalliques de taille contrôlée (inférieure à 5 nm) par décomposition de précurseurs organométalliques dans des liquides ioniques. Une première avancée a consisté à utiliser cette voie de synthèse pour former des nanoparticules de métaux oxophiles, plus difficiles à obtenir, telles que des nanoparticules de tantale. Par ailleurs, il avait été démontré que le mélange de deux précurseurs organométalliques conduit à la formation de nanoparticules bimétalliques dont la taille, la structure et la composition sont bien définies, comme c'est le cas pour Ru@Cu. Dans cette thèse, le mécanisme de formation de ces nano alliages a été étudié et identifié. L'élucidation de ce mécanisme ouvre ainsi une voie vers la synthèse à façon pour des applications spécifiques de nano alliages tels que RuNi, RuTa, CuNi, etc
Small size (below 10 nm) metallic nanoparticles and metallic nanoalloys have attracted much interest in a range of applications, which require precise control of size, composition, and morphology, in chemically significant quantities. Hence, the variety of compositions and structures (size, morphology, atomic arrangement) bring a vast range of possibilities. This PhD was aimed at expanding the knowledge already obtained in this laboratory on monometallic nanoparticles. Indeed, it has been demonstrated that the decomposition of organometallic precursors in selected ionic liquids can lead to the formation of stable suspensions of metallic nanoparticles below 5 nm. In this context, a first achievement in this work has been to push this route towards more oxophilic, less approachable metals, such as tantalum. Besides, this route has been shown to generate bimetallic nanoparticles upon decomposition of mixtures of precursors, with size, structure and composition controlled, such as Ru@Cu. This PhD work has dentified the mechanism of formation of these nanoalloys, developing a versatile route that could be used to design nanoalloys to fulfill specific applications, e.g., RuNi, RuTa, CuNi, etc

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Desbiens, Jessie, e Jessie Desbiens. "Synthèse et caractérisation de nanoparticules de polymère dopées d'un complexe luminescent et de nanoparticules d'argent". Doctoral thesis, Université Laval, 2012. http://hdl.handle.net/20.500.11794/23691.

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Abstract (sommario):

La synthèse et la caractérisation de nanoparticules de polymère dopées d’un complexe luminescent et de nanoparticules d’argent ont été réalisées. La polymérisation en mini-émulsion a permis d’obtenir des nanoparticules de polystyrène dopées d’un complexe luminescent. La concentration de complexe d’europium maximale pouvant être atteinte, sans qu’il y ait déstabilisation de l’émulsion, est de 2% (m/m). Il est également possible de préparer des nanoparticules de polymère contenant le complexe luminescent, ainsi que des nanoparticules métalliques. Pour ce faire, le complexe et les nanoparticules métalliques doivent être dispersés dans le monomère de départ. Il est donc nécessaire de modifier la surface des nanoparticules métalliques afin qu’il y ait une bonne affinité entre les nanoparticules métalliques et le polymère. Il est intéressant de confiner les nanoparticules métalliques dans la même particule de polymère que le luminophore afin d’observer leur impact sur la luminescence. Le rehaussement ou l’exaltation de la luminescence au voisinage de nanoparticules métalliques est un phénomène bien connu. Lorsqu’une nanoparticule métallique est excitée par une onde électromagnétique qui correspond à la fréquence de résonnance du nuage électronique de la particule, une augmentation du champ électrique est engendrée à proximité de la particule et a pour effet de rehausser la luminescence des luminophores à proximité. Les propriétés optiques des nanoparticules hybrides obtenues (polystyrène/complexe luminescent/argent) montrent, qu’effectivement, en présence d’argent, une augmentation de l’intensité lumineuse peut être observée.
La synthèse et la caractérisation de nanoparticules de polymère dopées d’un complexe luminescent et de nanoparticules d’argent ont été réalisées. La polymérisation en mini-émulsion a permis d’obtenir des nanoparticules de polystyrène dopées d’un complexe luminescent. La concentration de complexe d’europium maximale pouvant être atteinte, sans qu’il y ait déstabilisation de l’émulsion, est de 2% (m/m). Il est également possible de préparer des nanoparticules de polymère contenant le complexe luminescent, ainsi que des nanoparticules métalliques. Pour ce faire, le complexe et les nanoparticules métalliques doivent être dispersés dans le monomère de départ. Il est donc nécessaire de modifier la surface des nanoparticules métalliques afin qu’il y ait une bonne affinité entre les nanoparticules métalliques et le polymère. Il est intéressant de confiner les nanoparticules métalliques dans la même particule de polymère que le luminophore afin d’observer leur impact sur la luminescence. Le rehaussement ou l’exaltation de la luminescence au voisinage de nanoparticules métalliques est un phénomène bien connu. Lorsqu’une nanoparticule métallique est excitée par une onde électromagnétique qui correspond à la fréquence de résonnance du nuage électronique de la particule, une augmentation du champ électrique est engendrée à proximité de la particule et a pour effet de rehausser la luminescence des luminophores à proximité. Les propriétés optiques des nanoparticules hybrides obtenues (polystyrène/complexe luminescent/argent) montrent, qu’effectivement, en présence d’argent, une augmentation de l’intensité lumineuse peut être observée.

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Förster, Georg Daniel. "Modélisation atomique de nanoparticules métalliques sur substrats carbonés et graphène épitaxié sur métaux". Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10150/document.

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Abstract (sommario):

Les applications des nanoparticules métalliques nécessitent des assemblées monodisperses et stables sur un substrat tel que le graphène ou le graphite. Le graphène épitaxié sur métal (GEM) est étudié, car il facilite l'auto-organisation des adsorbats. La différence entre les mailles du graphène et du métal conduit à un effet de moiré contenant certaines régions favorables de l'adsorption. Ce travail est consacré surtout aux systèmes Ru-C et Pt-C où nous nous sommes intéressé au substrat du GEM nu, des agrégats y etant deposés et des agrégats métalliques sur graphite. Les potentiels d'ordre de liason permettent de mener des études en dynamique moléculaire sur des systèmes de taille réaliste à température finie. Dans le cas du système Pt-C une paramétrisation est disponible dans la littérature. Cependant, pour le système du Ru-C une paramétrisation sur la base de données DFT était nécessaire. Ce modèle atomistique néglige les forces de dispersion importantes pour des milieux étendus. Basé sur les modèles de Grimme, nous avons développé une description implicite tenant compte de la structure du substrat et son extension semi-infinie. De plus les effets d'écrantage importants pour des milieux métalliques sont pris en compte. Basé sur ce champ de force nous montrons des propriétés des adsorbats sur des substrats carbonés où nous évaluons le modèle de forces de dispersion. Grâce à des simulations de dynamique moléculaire, la stabilité des adsorbats et du graphène a été étudié dans le contexte de la dynamique vibrationnelle et de diffusion. En accord avec les expériences, la mobilité des adsorbats sur graphite s'avère élevée en comparaison avec des adsorbats sur GEM
Applications of metal nanoparticles require monodisperse and stable assemblies on a substrate such as graphene or graphite. Epitaxial graphene on metal (GOM) has attracted research interest because it contributes to the self-organisation of adsorbates. The difference in the lattice constants of graphene and metal leads to a moiré that contains certain regions that are favorable for adsorption. This work is mainly concerned with the Ru-C and Pt-C systems where we were interested in the bare substrate of GOM, adsorbates deposited thereon and metal clusters on graphite. Bond order potentials allow to carry out molecular dynamics studies for systems of realistic size and at finite temperature. In the case of the Pt-C, a parametrization is available in the literature. However, for Ru-C systems a custom parametrization effort based on data from electronic structure calculations was necessary. This atomistic model neglects long ranged dispersion forces that are important for adsorption phenomena on extended substrates. Based on the Grimme models, we developed an implicit description that takes the layered structure and the semi-infinite extension of the substrate into account. Also, screening effects that are important for metal materials are taken into account. Based on this force field, we show results concerning the properties of adsorbates on carbon substrates while evaluating the dispersion model. With the help of molecular dynamics simulations, the stability of adsorbates and graphene has been studied in the context of vibrational and diffusion dynamics. In agreement with experiments, the mobility of the adsorbates on graphite is high in comparison with adsorbates on GOM

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Schaefer, Sébastien. "Effets du dopage d'adsorbants nanoporeux par des métaux ou des semi-métaux nanodispersés sur leurs performances en stockage d'hydrogène par sorption". Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0123/document.

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Abstract (sommario):

Dans cette thèse, des matériaux microporeux carbonés et décorés par des nanoparticules métalliques ont été synthétisés afin d’étudier l’effet de la décoration par les nanoparticules métalliques sur leurs propriétés d’adsorption d’hydrogène. L’utilisation de saccharose, de tannins de mimosa ou encore de paille de riz était en parfaite cohérence avec une démarche de respect de l’environnement et de développement durable. Le saccharose ainsi que les tannins permettent, via un prétraitement hydrothermal, d’obtenir des hydrochars qui sont ensuite activés par voie chimique ou physique. Ces synthèses ont donné accès, en fonction de paramètres de synthèse, à des matériaux à la porosité contrôlée dont les propriétés d’adsorption d’hydrogène à température ambiante ont ensuite été évaluées. En outre, l’intérêt majeur de cette thèse était de proposer un couplage entre les propriétés d’adsorption d’hydrogène, des basses pressions jusqu’à des pressions relativement élevées, et les propriétés texturales modélisées à l’aide d’outils théoriques, tels que la DFT, appliquée au fluide inhomogènes (Density Functionnal Theory). L’utilisation de dioxyde de carbone supercritique, de synthèses hydrothermales et des différents précurseurs a permis d’obtenir des matériaux dopés au nickel, au silicium ou à l’azote sans utilisation de solvant organiques préjudiciables pour la santé. Finalement, la décorrélation des différentes contributions de d’adsorption a permis de détecter et de quantifier les fractions d’hydrogène adsorbées et engagées dans divers processus tels que la physisorption, la chimisorption, le spillover et de détecter les phénomènes physisorption polarisée
In this PhD work, microporous carbonaceous materials decorated with metallic nanoparticles were developed in order to study the effect of nanodispersed metals on hydrogen sorption properties. Bio-sourced precursors such as sucrose, mimosa tannins or even rice straw have been used in order to promote eco-friendly, sustainable and innovating ways of synthesis. The use of hydrothermal pretreatment on tannins or sucrose allowed obtaining hydrochars that have been chemically or physically activated. Depending on synthesis parameters, these syntheses allowed to produce materials with controlled porosity. Then, the hydrogen adsorption properties of these materials were evaluated at ambient temperature as well as their textural properties. The main interest of this work was to propose a coupling between hydrogen sorption properties, from low to high pressure, and the textural properties. The textural properties were modelized using theoretical tools such as the DFT (Density Functionnal Theory). The use the different precursors and of decoration steps using supercritical carbon dioxide or hydrothermal synthesis, during which ones metallic or nitrogen containing precursors were used, allowed to obtain nickel, nitrogen or silicon doped materials without using harmful organic solvents. Finally, the decorrelation of the different adsorption contributions gave the possibility to detect and quantify the hydrogen fractions engaged in different processes such as physisorption, chemisorption and spillover. Polarized or enhanced physisorption was also detected using the same methods

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Ngomsik, Audrey-Flore. "Nouveau concept de séparation à base de nanoparticules magnétiques". Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066208.

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Abstract (sommario):

Le présent travail a porté sur la préparation d’un matériau magnétique avancé en vue du développement de nouveaux procédés de séparation utilisables en dépollution. Plus précisément, des capsules d’alginate rendues magnétiques par inclusion de nanoparticules de maghémite (-Fe2O3) et fonctionnalisées avec des ions citrate, et du Cyanex 272 (acide bis (2,4,4,-triméthylpentyl) phosphinique) ont été synthétisées. Le Cyanex 272 est un réactif connu en extraction liquide / liquide pour extraire sélectivement les ions Co2+ vis-à-vis des ions Ni2+. Après fixation des cations métalliques à éliminer, ces capsules peuvent être aisément séparées des phases aqueuses à traiter par application d’un champ magnétique. Les capsules ainsi préparées ont montré une capacité maximale d’adsorption des ions Ni2+ et Co2+ choisis comme ions modèles de 0,4 mmol g-1, un temps d’équilibre de 20h, une sélectivité et une aptitude prometteuse à la régénération.

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Wang, Qi. "Synthèse, applications catalytiques et études théoriques de nanoparticules et nanoclusters de métaux de transition". Thesis, Rennes 1, 2020. http://www.theses.fr/2020REN1S029.

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Abstract (sommario):

La conception et la synthèse de nanoparticules de métaux de transition riches en électrons (TMNP en anglais) suscitent un intérêt grandissant, notamment en raison de leurs applications en catalyse, nanomédecine, capteurs et photonique. Nous avons ainsi synthétisé deux séries de dendrimères « clic » puis utilisé celles-ci pour stabiliser des TMNP. Des dendrimères « clic » à groupements ferrocényles terminaux ont été utilisés pour réaliser la commutation électronique associée à la stabilisation de AuNP. D’autres dendrimères « clic » à terminaison triéthylène glycol (TEG) ont été utilisés pour synthétiser différents mono- et bi-TMNP, lesquels ont servis ensuite de catalyseurs homogènes pour la génération de H2 par hydrolyse de H3NBH3. Nous avons par ailleurs effectué des études théoriques en méthode DFT sur des nanoclusters pour rationaliser leur stabilité et comprendre leurs relations structure/propriétés. Avec l’aide du concept de superatome, des systèmes [Au32]q et [Au33]q icosaédriques ont été étudiés et la stabilité et structure fine de certains d’entre eux prédite. Le cluster « passivé » Au32Cl8(PH3)12 a aussi été étudié pour comparaison avec des espèces caractérisées. Deux familles de clusters bi-métalliques (nanoalliages) ont aussi été étudiées, à savoir les familles [MH2Cu14(dtp)6(CCPh)6]n+ (M = Cu, Ag, Au: n = 1; M = Ni, Pd, Pt: n = 0) et [AuCu11(dtp)6(CCPh)3Cl]. Nous avons rationalisé la stabilité et la structure de ces composés, dont la plupart sont à ce jour hypothétiques
The design and synthesis of late transition-metal nanoparticles (TMNPs) have raised great interest due to their applications in catalysis, nanomedicine, sensing and photonics. Two series of “click” dendrimers have been synthesized and used to stabilize TMNPs. The ferrocenyl (Fc) terminated “click” dendrimers were used to effectuate the electronic switching of AuNPs stabilization. The triethylene glycol (TEG) terminated “click” dendrimers were used to synthesize various mono- and bi-TMNPs, which were further employed as homogeneous catalysts for H2 generation upon hydrolysis of ammonia borane. On the other hand, theoretical research using DFT calculations have been devoted to study the relationship between structure and properties of nanoclusters. With the help of the superatoms concept, icosahedral [Au32]q and [Au33]q were investigated and the stability and precise structure of some of them predicted. The ligated cluster Au32Cl8(PH3)12 was also simulated and compared with the synthesized clusters. Two different families of bi-metallic nanoalloy clusters, the [MH2Cu14(dtp)6(CCPh)6]n+ (M = Cu, Ag, Au: n = 1; M = Ni, Pd, Pt: n = 0) and [AuCu11(dtp)6(CCPh)3Cl] species. We have rationalized the stability and structure of these compounds, most of them being so far hypothetical

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Sauvageau, Jean-François. "Récupération de métaux nobles sous forme de nanoparticules par traitement plasma à barrière diélectrique". Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66299.

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Abstract (sommario):

Les métaux du groupe du platine (MGP) et les métaux nobles sont utilisés dans des secteurs industriels reliés aux catalyseurs automobiles, aux matériaux semi-conducteurs et même en médecine régénératrice. L’extraction ce ces métaux à partir de minerais et d’effluents est réalisée par divers procédés hydrométallurgiques, tels que la lixiviation et l’adsorption sur charbon activé. Ces procédés sont associés à plusieurs problématiques : les temps de production sont longs, l’extraction sélective des éléments d’intérêt nécessite des produits toxiques (e.g. cyanures) et l’utilisation de charbon activé est à l’origine de l’émission de gaz à effet de serre (GES). La demande croissante pour ces métaux motive le développement de nouvelles technologies permettant de les récupérer plus rapidement et efficacement, tout en minimisant l’impact environnemental de leur production. Les plasmas atmosphériques produits par décharge à barrière diélectrique (DBD) font partie des technologies novatrices qui permettraient de s’affranchir des désavantages reliés aux procédés de récupération conventionnels. En seulement quelques minutes, le traitement des effluents contenant des ions métalliques par l’application de décharges plasmas permet la récupération des métaux nobles sous forme de nanoparticules (NPs). Ce mémoire présente cette technique de récupération plasma appliquée à des effluents synthétiques, miniers, industriels et hospitaliers. En moins de 15 min d’opération, un réacteur plasma DBD permet de récupérer sélectivement 95% de l’or pour des effluents provenant des industries minières et des semi-conducteurs. Cette technologie présente également un potentiel pour la récupération du palladium, qui atteint 60% et ce pour des conditions pouvant être optimisées davantage. De plus, les réactions électrochimiques induites par les décharges plasma sont en mesure de dégrader des contaminants hautement toxiques tels que les cyanures. Ces résultats prometteurs ont motivé la prise de démarches pour implémenter cette technologie à l’échelle industrielle chez différentes compagnies partenaires du domaine minier et des semiconducteurs.
Platinum group metals (PGMs) and noble metals are used in industrial fields related to automotive catalysts, semiconductor materials and even regenerative medicine. The extraction of these metals from ores and effluents is performed by various hydrometallurgical processes, such as leaching and activated carbon adsorption. These processes are associated with several problems: the production times are long, the selective extraction of the elements of interest requires toxic products (e.g. cyanides) and the use of activated carbon is responsible for the emission of greenhouse gases (GHG). The growing demand for these metals stimulates the development of new technologies to recover them more quickly and efficiently, while minimizing the environmental impact of their production. Atmospheric plasmas produced by dielectric barrier discharge (DBD) are among the innovative technologies that can overcome disadvantages related to the conventional recovery processes. In a matter of minutes, the treatment of effluents containing metal ions by the application of plasma discharges allows the recovery of noble metals in the form of nanoparticles(NPs). This thesis presents this recovery technique applied to synthetic, mining, industrial and hospital effluents. In less than 15 min of operation, a DBD plasma treatment can be used to selectively recover 95% of gold from effluents produced by mining and semiconductor industries. This technology also has potential for the recovery of palladium, which reaches 60% for conditions that could be further optimized. Moreover, the electrochemical reactions induced by the plasma discharges can degrade highly toxic contaminants such as cyanides. These promising results stimulated the first steps for the implementation of this technology to the industrial scale in collaboration with various partner companies from the mining and semi-conductor fields.

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Ballot, Noémie. "Matériaux nanométriques à base de métaux 3d (Fe, Co, Ni) : Nouvelles voies de synthèse et caractérisations". Thesis, Paris 13, 2014. http://www.theses.fr/2014PA132065/document.

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Abstract (sommario):

L’intérêt grandissant envers les nanomatériaux a base des métaux de transition 3d comme le cobalt, le nickel et le fer trouve son origine dans les propriétés intrinsèques de ces éléments (forte aimantation du fer et constante magnétocristalline élevée du cobalt) combinées aux propriétés particulières offertes par la taille nanométrique et l’anisotropie de ces alliages. Parmi les nombreuses voies de synthèse dites de chimie douce, le procède polyol permet l’élaboration de plusieurs classes de matériaux inorganiques a l’état finement divises (oxydes, hydroxydes et métaux) grâce aux réactions de réduction et d’hydrolyse qui peuvent être conduites et contrôlées dans les milieux polyols. Le premier axe de ce travail a consisté à tirer profit de l’état finement divise des oxydes et hydroxydes élabores en milieu polyol pour l’obtention de métaux et alliages correspondants, au moyen d’une réduction ménagée a l’état solide sous flux d’hydrogène. Il a alors été possible d’aboutir a des particules de CoFe2, CoFe, NiFe, Ni3Fe et Fe ferromagnétiques avec une température de blocage supérieure a 300 K. Le deuxième axe de travail a trait a l’élaboration d’objets anisotropes. Pour ce faire, une nouvelle approche est proposée : la synthèse en milieu polyol assistée par l’application d’un champ magnétique. Ce type de synthèse mené a des nanofils d’akaganeite β-FeOOH et a des nanoparticules d’oxydes spinelles. Une réduction relativement douce (300 °C) des nanofils d’akaganeite permet de l’obtention de phases spinelles de même morphologie et avec des propriétés magnétiques en accord avec la composition chimique et le caractère nanométrique des particules (comportement superparamagnétique avec une température de blocage proche de 300 K, Ms élevée et Hc dépendant de la nature de l’élément M se trouvant dans le spinelle MFe2O4 : élevé dans le cas du cobalt et faible dans le cas du fer et du nickel)
The growing interest in nanomaterials based on 3d transition metals such as cobalt, iron and nickel finds its origin in the intrinsic properties of these elements (high magnetization of iron and high magnetocristalline constant of cobalt) combined with particular property due to nanometric size and anisotropy of these alloys. Among the numerous synthetic routes, the polyol method which belongs to the chimie douce routes allows the elaboration of several finely divided inorganic materials (oxides, hydroxides, metals) by means of reduction or forced hydrolysis reactions conducted in polyol medium. The main first contribution of this work was to take advantage of these finely divided oxides and hydroxides elaborated in polyol medium to obtain metals and alloys, through a controlled reduction in solid form under hydrogen flow. Ferromagnetic particles of CoFe2, CoFe, NiFe, Ni3Fe and Fe with a blocking temperature above 300 K were obtained. The second main contribution of this work relates elaboration of anisotropic objects. Further, a new approach is proposed: forced hydrolysis in polyol medium assisted by applying a magnetic field. This type of synthesis leads to akaganeite β7&eOOH nanowires and spinel oxides nanoparticles. A relative mild reduction (300 °C) of akaganeite nanowires allows to obtain spinels phase with same morphology and magnetic properties in agreement with the chemical composition and the particles nanoscale (superparamagnetic behavior with blocking temperaturenear 300 K, high Ms and Hc dependent on the nature of the M element in the spinel MFe2O4, high in the case of cobalt and low for nickel and iron)

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Bel, Haj Salah Selim. "Plasticité des nanoparticules métalliques cubiques à faces centrées". Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2018. http://www.theses.fr/2018ESMA0004/document.

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Abstract (sommario):

Lorsque leurs dimensions deviennent nanométriques, les matériaux présentent généralement des propriétés bien différentes de celles mesurées aux échelles supérieures. Ainsi, concernant les propriétés mécaniques, il est, par exemple, souvent fait état d’une résistance accrue à la déformation plastique. Toutefois, une majorité des travaux dans ce domaine concerne des systèmes à une dimension, tels que les nanofils et les nanopiliers. Nos connaissances des propriétés mécaniques d’un autre type de système ’nano’, à savoir les nanoparticules, restent actuellement limitées, ce qui est surprenant en regard de leur immense champ d’applications.Les travaux ici présentés portent sur les propriétés mécaniques de nanoparticules sphériques de matériaux métalliques de structure cubique à faces centrées (aluminium, nickel, cuivre). Ils ont été conduits à l’aide de simulations de dynamique moléculaire de compression uniaxiale.Ces dernières permettent d’analyser finement les mécanismes de plasticité à l’échelle atomique.Deux axes principaux d’étude ont été retenus : l’influence de la taille des nanoparticules et géométrie de la surface de contact dans la gamme de taille étudiée (4-80 nm) lors des premiers stades de déformation plastique. Nous montrons ainsi que cette dernière influe sur la limite d’élasticité, ainsi que sur le mode de déformation plastique, tel que le maclage
When characteristic dimensions decrease to nanometer, materials often exhibit different properties than those measured at higher scales. So, in terms of mechanical properties,increased resistance to plastic deformation is often reported. However, most research works in this domain focused on one dimensional systems like nanowires and nanopilars. Our knowledge concerning mechanical properties for another type of ’nano’ system, nanoparticles, are in fact much more limited. This is surprising, since they can be used in immense field of applications.The work presented here deals with the mechanical properties of spherical nanoparticles of face centered cubic metallic materials (aluminium, nickel, copper). They were conducted using molecular dynamics simulations under uniaxial compression. These last ones allow to analyze finely the mechanisms of plasticity at the atomic scale. Two main areas of study were selected :the influence of nanoparticle size and the orientation of the compression axis. Our results highlight the predominant role of contact surface geometry in the size range studied (4-80 nm) during the early stages of plastic deformation. We thus show that the latter influences the yield strength, as well as the plastic deformation mode, such as smearing

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Galeandro-Diamant, Thomas. "Metal nanoparticles as catalysts for alkene hydrosilylation". Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1285.

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Abstract (sommario):

L'hydrosilylation des alcènes est une méthode cruciale de formation de liaisons carbone-silicium. Elle est utilisée industriellement pour la production de fluides silicones fonctionnels et d'élastomères silicones. Les procédés actuels d'hydrosilylation des alcènes utilisent des complexes de platine comme catalyseurs. Bien que ces complexes soient extrêmement efficients, ils ne sont d'habitude pas récupérés en fin de réaction, ce qui rend leur utilisation coûteuse et peu durable, étant donnée la rareté du platine. Dans ce projet, nous avons synthétisé et testé plusieurs types de nanoparticules métalliques comme catalyseurs pour l'hydrosilylation des alcènes, dans un effort vers des catalyseurs durables. D'abord, nous avons synthétisé des nanoparticules de platine de 2 nm de diamètre et les avons comparées avec le complexe de Karstedt, le catalyseur de référence en hydrosilylation des alcènes. Nous avons montré que les nanoparticules de platine étaient aussi efficientes que le complexe de Karstedt dans des conditions proches des conditions industrielles, malgré leur dispersion métallique plus faible. Ces observations ont réactivé le débat sur la nature réellement homogène ou colloïdale du complexe de Karstedt pendant la catalyse. Ensuite, un catalyseur hétérogène à base de platine, résistant à la lixiviation, a été développé, basé sur l'encapsulation de nanoparticules de platine dans la matrice d'une silice mésostructurée, la SBA-15. Enfin, d'autres catalyseurs alternatifs ont été développés, basés sur d'autres métaux
Alkene hydrosilylation is a crucial method of forming carbon-silicon bonds. It is used industrially for the production of functional silicone fluids and silicone elastomers. The current industrial alkene hydrosilylation processes use platinum complexes as catalysts. Although these complexes are extremely efficient, they are usually not recovered at the end of the synthesis, making their use expensive and unsustainable, given the scarcity of platinum. In this work, we have synthesized and evaluated several kinds of metal nanoparticles as catalysts for alkene hydrosilylation, in a quest towards sustainable catalyts. First, we have synthesized platinum nanoparticles of 2 nm diameter and compared them with Karstedt's complex, the benchmark catatalyst in alkene hydrosilylation. It was shown that platinum nanoparticles were as efficient as Karstedt's complex in industrially relevant hydrosilylation conditions, despite their lower metal dispersion. These findings reactivated the debate on whether's Karstedt's complex was truly homogeneous or colloidal during catalysis. Then, a leaching-resistant heterogeneous platinum catalyst was developed, based on the embedding of platinum nanoparticles in the matrix of a mesostructured silica, SBA-15. Finally, other alternative catalytic systems were developed, based on other metals

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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 (sommario):

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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Dorais, Marie-Christine. "Développement de nanoparticules inorganiques luminescentes dopées aux lanthanides". Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28332/28332.pdf.

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Ayadi, Sondra. "Nouveaux nanomatériaux hybrides métal/hydroxyde de fer. Synthèse, caractérisation et application à la catalyse chimique et électrochimique". Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2015. http://www.theses.fr/2015EVRY0011/document.

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Abstract (sommario):

Nous avons développé de nouvelles voies de synthèses simples, rapides et « vertes » de nouveaux matériaux nanohybrides, constitués de nanoparticules métalliques supportées sur matrice inorganique d’hydroxyde de fer. Leur synthèse en suspension consiste à former d’abord la matrice solide inorganique contenant du FeII réactif, puis à la faire réagir par oxydoréduction avec une solution de sel métallique, dans le même réacteur. Trois matrices inorganiques (rouilles vertes carbonatée RVc et sulfatée RVs, et chukanovite Chu) et trois métaux (Au, Ag et Pt) ont été étudiés. Les nanohybrides, notés métal-exMatrice, ont été caractérisés par DRX, FTIR, MEB, MET et voltamétrie. La matrice joue le rôle de réducteur, fournissant des électrons par son oxydation à l’état solide, et également celui de support, lieu de précipitation des nanoparticules métalliques formées. Deux mécanismes réactionnels avec un transfert d’électrons intra- ou inter-particules, sont proposés. Les tailles de nanoparticules sont comprises entre 20 et 200 nm. La première application présentée concerne la fabrication de capteurs ampérométriques de H2O2. Des électrodes d’encre de carbone incorporant les nanohybrides à base d’argent, notamment Ag-exRVs, ou à base de platine, Pt-exChu, apportent des propriétés de catalyse électrochimique, permettant de quantifier le peroxyde par sa réponse électrochimique, en réduction ou en oxydation. Pour la deuxième application, la réaction-modèle de réduction du 4-nitrophénol par le borohydride, nous avons montré que nos nanohybrides étaient des catalyseurs plus efficaces que les meilleurs matériaux actuels, à température et masse de nanoparticules métalliques égales
We developed simple, fast and "green" synthesis of new nanohybrids, composed of metal nanoparticles supported on inorganic matrix of iron hydroxide. Their synthesis in suspension involves first, the formation of the FeII-bearing inorganic solid matrix, then the reaction with metal salt solution, in the same reactor. Three inorganic matrices (carbonated or sulfated green rusts (GRc or GRs) and chukanovite Chu) and three metals (Au, Ag and Pt) were studied. The nanohybrids, noted metal-exMatrix, were characterized by XRD, FTIR, SEM, TEM and voltammetry. The matrix acts as a reducing agent supplying electrons by solid state oxidation, and also as the support of metal nanoparticles. Two reaction mechanisms with intra- or inter-particle electron transfer are proposed. Nanoparticles sizes vary between 20 and 200 nm. The first application involves the building of amperometric H2O2 sensors. Carbon ink electrodes incorporating silver-based nanohybrids, particularly Ag-exRVs, or platinum, Pt-exChu, provide electrochemical catalytic properties, enabling us to quantify the peroxide by its electrochemical response in reduction or oxidation. For the second application, the reduction reaction of 4-nitrophenol by borohydride, we showed that our nanohybrids were more efficient catalysts than the best current materials, with similar metal load and temperature

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Carenco, Sophie. "Une nouvelle voie pour la synthèse de nanoparticules de phosphures de métaux à partir du phosphore blanc : applications en catalyse et pour les batteries au lithium". Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066462.

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Abstract (sommario):

Dans ce manuscrit est exposée en premier lieu une méthode originale pour la synthèse de nanoparticules de phosphures de métaux (Ni2P, InP, FeP, Zn3P2). Le phosphore blanc (P4) est utilisé comme réactif stœchiométrique, en solution et dans des conditions douces (25-220°C), sur des précurseurs de métaux(0) (complexes organométalliques ou nanoparticules). Ce contrôle inédit de la stœchiométrie permet par la suite l’obtention de nanoparticules cœur-coquille Ni2P-Ni via un mécanisme de ségrégation de phase intraparticulaire, induit par la taille nanométrique des nanoparticules de nickel utilisées comme précurseur. Dans un second temps, les nanoparticules de phosphures de métaux sont évaluées en tant qu’électrodes négatives pour les batteries au lithium. Une calcination des nanoparticules sous atmosphère réductrice s’avère indispensable pour permettre la réaction du lithium avec l’électrode. Enfin, les propriétés de Ni2P en catalyse sont explorées. L’hydrogénation chemosélective des alcynes est réalisée en solution à une température basse (85°C) et compatible avec la présence de divers groupes fonctionnels sur l’alcyne
In this manuscript, an original synthesis of metal phosphide nanoparticles (Ni2P, InP, FeP, Zn3P2) is described first. White phosphorus (P4) was stoichiometrically reacted on metal(0) precursors (organometallic complexes or nanoparticles) in solution and under soft conditions (25-220°C). This unprecedented control of the stoichiometry also allowed the preparation of Ni2P-Ni core-shell nanoparticles, from nickel(0) nanoparticles, via a nanoscaled-induced phase segregation that occurs in each nanoparticle. Secondly, metal phosphide nanoparticles were evaluated as negative electrode for lithium batteries. Calcination of the nanoparticles under inert atmosphere was found to be critical for the electrochemical reaction of lithium with the electrode. Lastly, catalytic properties of Ni2P nanoparticles were investigated. The chemoselective hydrogenation of alkynes was achieved in solution at a low temperature (85°C), compatible with the presence of various functional groups on the alkyne

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Duphil, Dominique. "Synthèse et caractérisation de nanoparticules de fullerènes de dichalcogénures de métaux de transition MX2 (où M=Mo, W ; X=S, Se)". Paris 12, 2003. https://athena.u-pec.fr/primo-explore/search?query=any,exact,990002113970204611&vid=upec.

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Abstract (sommario):

Trois méthodes de synthèses chimiques de nanoparticules de MX2 (M=Mo, W; X= S, Se) ont été mises au point. La première méthode est basée sur la réaction de M(CO)6 et X dans le p- xylène au reflux. Une poudre de nanoparticules amorphes est obtenue et cristallise après recuit à 550°C : les sulfures ont une morphologie appelée «spaghetti», avec des feuillets de van der Waals courbés et enchevêtrés ; les séléniures sont sous la forme de nanoplaquettes, avec des feuillets droits et alignés. Une 2ème méthode utilise un système de solvants immiscibles : le DMSO et le nonanethiol. Après recuit, des fullerènes de MoS2 sont observés au MET. La 3ème méthode développée est la pyrolyse d’aérosol liquide. Des solutions de MS4(NH4)2 dans l’eau ou l’éthanol sont pulvérisées dans un four à 750 ou 900°C. Les particules obtenues dans l’eau sont sphériques et cristallisées. Des fullerènes de MoS2 sont obtenus dans l’éthanol, tandis que WS2 forme un nouveau type de fullerène rectangulaire (« nanoboîte»)
Three synthetic methods for the formation of MX2 (M=Mo, W ; X=S, Se) nanoparticles have been developed. The first is based on the reaction of M(CO)6 and X in p-xylene under refluxing conditions. A powder of amorphous nanoparticles is obtained, and crystallises after annealing at 550°C. The sulphides have a spaghetti-like morphology, with van der Waals planes curved and in every direction; selenides crystallise as nanoplatelets with straight. Aligned sheets. The second method uses a system consisting of two non-miscible solvents : DMSO and nonanethiol. After annealing, MoS2 fullerene-like nanoparticles are obtained. The third method is spray pyrolysis. MS4(NH4)2 bas been dissolved in water or ethanol, and then sprayed at 750 or 900°C in a furnace. Particles obtained from water solutions are spherical and crystallised. Fullerene-like MoS2 is obtained from ethanol, whereas the WS2 forms a new type of rectangular fullerene-like particles (‘bucky boxes”)

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PORTALES, Hervé. "Etude par diffusion Raman de nanoparticules métalliques en matrice diélectrique amorphe". Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002169.

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Abstract (sommario):

L'objectif de cette thèse réside notamment dans l'étude par diffusion Raman de la dynamique vibrationnelle de nanoparticules métalliques en matrice. Grâce au couplage des vibrations avec le plasmon de surface des particules (diffusion Raman résonnante), la diffusion est fortement amplifiée, ce qui conduit à un signal très intense au regard de la faible quantité de matière métallique présente dans les films nanocomposites étudiés. Les caractéristiques structurales de ces films diffèrent selon la méthode d'élaboration utilisée: source d'agrégats à vaporisation laser et co-déposition des particules et de la matrice par la technique LECBD, co-pulvérisation ionique du métal et de la matrice, ou encore fabrication de verres dopés. Les spectres Raman basse fréquence sont dominés par la bande correspondant à la diffusion par les vibrations quadrupolaires. Dans le cas de l'argent, la position de cette bande varie avec la taille des particules conformément aux prédictions du modèle de la sphère élastique, ainsi qu'avec la longueur d'onde d'excitation, ce qui reflète une sélection en forme des particules diffusant la lumière. Des mesures réalisées dans deux configurations de polarisation des lumières incidente et diffusée confirment cette hypothèse. Un effet de cohérence spatiale sur la diffusion Raman a été mis en évidence en comparant des spectres d'échantillons ayant ou non subis un recuit. L'origine de cet effet est justifiée par quelques considérations théoriques. La diffusion Raman par les vibrations radiales des particules, observée sur des échantillons traités thermiquement, donne lieu à une comparaison intéressante avec des résultats extérieurs, obtenus par une technique de spectroscopie résolue en temps. Le problème des particules mixtes est aussi abordé à travers l'étude de plusieurs systèmes bimétalliques formant, soit un alliage, comme l'or-argent, soit un «core-shell» lorsqu'il y a ségrégation des deux métaux, comme le suggèrent les mesures effectuées sur des particules d'argent-nickel et d'argent-cobalt. Ce travail de recherche a aussi fait l'objet d'une étude par diffusion haute fréquence sur les échantillons recuits de particules d'argent en matrice de silice. Une bande large, dont le maximum est localisé vers 1000 1/cm, est observée et présente des comportements, vis-à-vis de la taille des particules et de l'excitation, très semblables à ceux de la bande basse fréquence. Une discussion sur l'origine de cette diffusion attribuerait plutôt celle-ci à des excitations de paires électron-trou.

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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 (sommario):

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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Awala, Hussein. "Synthèse des nanoparticules de zéolithe pour des applications environnementales". Caen, 2014. http://www.theses.fr/2014CAEN2012.

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Abstract (sommario):

Les zéolithes de taille nanométrique sont de plus en plus utilisées pour de nombreuses applications potentielles et avancées grâce à leurs propriétés uniques : diversité de taille de pores, surface spécifique élevée, micro/mesoporosité combinées, morphologie et taille de particules bien définies, etc. . . En plus de leurs domaines d’utilisation classique dans la catalyse, la séparation et l’échange ionique, les zéolithes de taille nanométrique assemblés sous forme de couches minces ou de structures tridimensionnelles trouvent de nouvelles applications en tant que dispositifs optiques, des membranes de séparation et des microréacteurs pour le confinement des composés chimiques sensibles. Dans ce travail, la synthèse et la préparation des zéolithes de taille nanométrique sans agent structurant organique (de types FAU et EMT) est développée. La synthèse assistée par utilisation des germes est aussi réalisée pour la préparation des zéolithes de type BEA riche en silicium. En plus, les zéolithes de taille nanométrique ont été préparées suivant des procédés écologiques et économiques à l'aide des cendres de balle de riz en tant que source de silicium. La synthèse et la cristallisation de ces zéolithes à partir des gels de synthèse sont étudiées en détail. Les matériaux préparés ont été utilisés pour (1) la purification de l'eau (élimination des métaux lourds et des pesticides), (2) la stabilisation de bleu de méthylène, (3) l'inhibition de l'oxydation de l'huile de palme, (4) les capteurs chimiques, et (5) les revêtements antireflets
Zeolite nanoparticles with diverse pore architectures, high external surface area, micro/mesoporosity, define particle size and morphology open the door for advanced applications. In addition to catalysis, separation and ion exchange processes, nanosized zeolites assembled in films and three-dimensional constructs are used as optical devices, separation membranes and reactors for immobilization of chemical sensitive compounds. In this work the synthesis procedure for nanosized zeolites (FAU and EMT- framework types) from organic-template-free precursor suspensions is developed. Besides, seed-assisted approach is applied for preparation of high silica BEA-type zeolite. In addition, environmentally friendly synthesis of nanosized zeolites at ambient condition using rice husk ash as a silica source is developed. The crystallization and transformation processes of eight zeolites in organic-free precursor suspensions are studied in details. Finally, the applications of nanosized zeolites for (1) purification of water (removal of heavy metals and pesticides), (2) stabilization of methylene blue, (3) inhibition of palm oil oxidation, (4) Bragg stacks chemical sensors, and (5) antireflection coatings are demonstrated

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Chapus, Lionel. "Organisation de nanoparticules de métaux nobles : application à la spectroscopie Raman exaltée de surface et à l'électrochimie". Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066258/document.

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Abstract (sommario):

Les nanoparticules (NPs) métalliques ont fait l’objet d’un intérêt important ses dernières années dans des domaines variées tels que la santé, l’environnement ou l’électronique. Dans cette thèse, nous nous sommes particulièrement intéressés à l'application de NPs de métaux nobles mono ou bimétalliques dans le domaine de la plasmonique. Pour cela, nous avons synthétisé par voie organométallique des nanoparticules monométalliques d'or, d'argent et de cuivre d'une taille comprise entre 5 et 11 nm et caractérisées par une distribution en taille étroite. Après dépôt sur un substrat solide, elles s’organisent ainsi spontanément à 3D formant des supercristaux individuels. Nous avons étudié les propriétés optiques de ces supercristaux, en mesurant leurs spectres d'absorbances en fonction de leur épaisseur et de la nature des nanoparticules. Nous avons ensuite montré que ces supercristaux pouvaient être utilisés comme substrats SERS. La taille moyenne des nanoparticules étant beaucoup plus petites que celles reportées dans la littérature, ces substrats présentent un plus grand nombre de points chauds. On observe de plus un signal uniforme et reproductible d’un supercristal à l’autre. Les spectres Raman des ligands (alcanethiols ou alkylamines) ont été enregistrés et des facteurs d’exaltations entre 103 et 104 ont été calculés. Après vérification par electroreflectance de la stabilité des NPs sur une large gamme de potentiels, nous avons couplé le SERS à l'électrochimie en utilisant comme électrode une monocouche ordonnée de NPs d'or. Les taux de couvertures pour deux molécules différentes adsorbées sur les NPs ont été ainsi calculés. De plus nous avons pu suivre et confirmer la formation des espèces au cours des réactions d'oxydoréduction des molécules adsorbées en surface par SERS. Finalement nous avons synthétisé des NPs cœur-coquille Au@Ag, Ag@Au et d'alliage Cu-Au en utilisant comme germes les nanoparticules d’or, d’argent et de cuivre. Les structures et compositions chimiques de ces particules ont été étudiées. Leurs spectres optiques ont été mesurés par spectroscopie UV-Visible et simulés par calcul DDA (Discrete Dipole Approximation). Ils confirment la formation soient de structures cœur-coquille soient d’alliage. Par spectroscopie Raman basse fréquence, pour les NPs Au@Ag, nous montrons un couplage entre le cœur et la coquille en accord avec un modèle core shell développé dans la littérature. Pour les nanoparticules Cu-Au, le signal Raman basse fréquence est en accord avec la formation d’un alliage
Metallic nanoparticles (NPs) have been subjected to a growing interest these last years in various domains such as healthcare, environment or electronics. In this thesis, we were particularly interested in the application of NPs mono or bimetallic made of noble metals in plasmonic domain. In this way, we synthesized by organometallic route, monometallic NPs of gold, silver and copper with a diameter ranging from 5 to 11 nm and characterized by a narrow polydispersity. After deposition on a solid substrate, they organized themselves spontaneously in 3D forming individual supercrystals. We studied the optical properties of these supercrystals, by measuring their absorbance spectra in function of their thicknesses and the nature of the NPs. Then, we showed that these supercrystals can be used as SERS substrates. The mean diameter of the NPs is way smaller than the ones reported in the literature. These substrates display a uniform and reproductible signal from a supercrystal to another. The Raman spectra of coating agent (alkanethiols or alkylamines) have been collected and enhancement factor ranging from 103 to 104 have been calculated. After verification by electroreflectance of NPs stability over a wide potential range, we coupled SERS with electrochemistry by using a monolayer of organized gold NPs as an electrode. Coverage rates for two different molecules adsorbed on the NPs have been calculated. Moreover, we could follow and confirm the species formation during the oxydoreduction reactions of the adsorbed molecules by SERS. Finally, we synthesized core-shell NPs Au@Ag, Ag@Au and alloy NPs Cu-Au by using gold, silver and copper NPs as seeds. Their structures and chemical compositions have been studied. Their optical spectra have been measured by UV-Visible spectroscopy and simulated by DDA (Discrete Dipole Approximation). They confirmed the core-shell and alloy structures. By low frequency Raman spectroscopy, for the Au@Ag NPs, we showed a coupling between the core and the shell in accordance with the core-shell model developed in the literature. For the Cu-Au NPs, low-frequency Raman signal is in agreement with the formation of an alloy

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Bouchard, Mathieu. "Synthèse rapide de nanoparticules d'or et de métaux du groupe du platine par plasma à barrière diélectrique". Master's thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27609.

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Abstract (sommario):

Les nanoparticules (NPs) d’or ont récemment montré leur efficacité pour le rehaussement localisé de dose en radiothérapie. Parallèlement, les NPs d’or radioactives contenant l’isotope 198Au (émission β- de 0,96 MeV) sont de plus en plus considérées comme sources radioactives en curiethérapie du cancer de la prostate. La synthèse de ces NPs repose toutefois sur des techniques complexes avec des étapes multiples, limitant leur production sur demande dans les centres de radio-oncologie. Le besoin est apparu de concevoir une technique de synthèse rapide, efficace et automatisable qui assure la radioprotection de l’expérimentateur. Ce mémoire présente cette nouvelle technique, basée sur l’électrochimie plasma-liquide à pression atmosphérique. Un réacteur à décharge par barrière diélectrique (DBD) a été développé et permet, en moins de 30 minutes d’opération, de réduire en NPs plus de 99% des ions d’or en solution aqueuse. Ce système est compact, automatisable et présente de nombreux avantages par rapport aux systèmes à microplasma déjà existants. La croissance des NPs d’or par plasma est mesurée dynamiquement in situ et post-synthèse. Ces études ont révélé de nouvelles informations sur le mécanisme de synthèse par électrochimie plasma. La caractérisation des NPs par microscopie électronique montre que leur taille est adéquate pour leur utilisation en radiothérapie. La technologie DBD présente aussi un potentiel intéressant en hydrométallurgie: elle permet de récupérer sous la forme de NPs les ions du groupe du platine en solution aqueuse. L’étude des interactions plasma-liquide montre également une sélectivité quant aux réactions électrochimiques induites. Par exemple, des NPs constituées exclusivement d’or sont produites en traitant par plasma d’argon un mélange binaire d’or et de différents métaux du groupe du platine. Un concept préliminaire de mise à l’échelle industrielle de la technologie DBD montre que celle-ci pourrait s’inclure avantageusement dans les procédés de raffinage des métaux nobles.
Gold nanoparticles (Au NPs) have recently shown their efficiency for the localized enhancement of dose in radiotherapy. Meanwhile, radioactive Au NPs doped with the 198Au isotope (β- emission of 0.96 MeV) are increasingly considered as radioactive sources for brachytherapy treatments of prostate cancer. However, the synthesis of these Au NPs still relies on complex techniques with numerous steps, limiting their production upon demand in radiation oncology centers. Thus, there is a need to develop a technique for the rapid, efficient and automated synthesis of Au NPs that ensures the radioprotection of the user. This thesis presents a new technique, based on plasma-liquid electrochemistry at atmospheric pressure, meeting this need. A dielectric barrier discharge (DBD) reactor was developed and allows, in less than 30 minutes of operation, the reduction into Au NPs of more than 99% of gold ions in an aqueous solution. This system is compact and automatable, and it shows many advantages compared to existing microplasma systems. The growth of Au NPs by plasma electrochemistry is measured dynamically in situ and post-synthesis. These studies revealed new information on the synthesis mechanism by plasma electrochemistry. Characterization of the Au NPs by electron microscopy shows that their size is suitable for use in radiotherapy. The DBD technology also shows interesting potential in hydrometallurgy: it allows the recovery of platinum group metal ions within an aqueous solution by precipitating them into NPs. The study of plasma-liquid interactions also showed selectivity in the induced electrochemical reactions. For example, NPs made exclusively of gold are produced by treating a binary mixture of gold and various platinum group metals with argon plasma. Finally, the preliminary concept of an industrial scale DBD-based technology shows that it could be included advantageously in noble metal refining processes.

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Kamouni, Belghiti Dounia. "Réseaux d'électrodes en diamant fonctionnalisées par des nanoparticules à base de métaux de transition pour applications analytiques". Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066055/document.

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Abstract (sommario):

Les électrodes en diamant polycristallin dopé au bore (BDD) présentent beaucoup d'intérêts et notamment une large fenêtre de potentiel supérieure à 3 V en milieux aqueux, un faible courant résiduel et une excellente résistance à la corrosion et à l'encrassement. Ces propriétés en font donc un matériau de choix pour le développement de capteurs chimiques. Afin d'exalter la réactivité des électrodes BDD envers certains composés, notre approche a consisté à déposer sur la surface des électrodes des nanoparticules à base de métaux de transition comme le platine ou l'iridium. Ces nanoparticules présentent une activité électro catalytique intéressante, ce qui ouvre la voie à la détection de produits dérivés de réactions enzymatiques, de pesticides ou de bien d'autres espèces non électro-actives sur les électrodes en BDD nues. L'objectif de mes travaux a été de mettre au point une nouvelle méthode de dépôt de nanoparticules métalliques sur la surface d'électrodes et de les caractériser d'un point de vue à la fois structurel et électrochimique. L'objectif est de développer un système de détection multi-capteurs composé d'électrodes BDD chacune fonctionnalisée par un catalyseur métallique différent sous forme de nanoparticules. Le système de détection permet ainsi d'obtenir une signature chimique caractéristique du composé à détecter. Par couplage des différents capteurs, des méthodes algorithmiques d'apprentissage / reconnaissance permettent alors d'apporter de la sélectivité au système de détection, à la manière d'une " langue électronique ". La technique a été appliquée à plusieurs composés d'intérêt, et notamment à l'eau oxygénée, l'indole, le scatol, le paraoxon, et l'imidaclopride
Boron-doped polycrystalline diamond electrodes (BDD) exhibit a number of advantages, including a wide potential window above 3V in aqueous media, a low background current, and excellent resilience to corrosion and fouling. These properties make it a very interesting material for the development of chemical sensors. In order to enhance the reactivity of the BDD electrodes towards a wider range of chemical compounds, we have studied the possibility to deposit on the electrode surface nanoparticles based on transition metals such as platinum or iridium. These nanoparticles exhibit an interesting electro-catalytic activity and open the way to the detection of products derived from enzymatic reactions, pesticides or many other electrochemically non-active species. The aim of this thesis work has been to propose a new method for the deposition of metallic nanoparticles on the diamond surface and to characterize them from a structural and electrochemical point of view. The objective is to develop a multi-sensor detection system composed of several BDD electrodes each functionalized using a different metal catalyst in the form of nanoparticles. The detection system thus enables to obtain a characteristic chemical fingerprint of the product to detect. By assembling several of such sensors, and coupling them with algorithmic learning / recognition methods, the system provides an improved selectivity, in a similar way to an “electronic tongue”. This was applied to several case studies, including the detection of hydrogen peroxide, scatol, indole, paraoxon and imidaclopride

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Kamouni, Belghiti Dounia. "Réseaux d'électrodes en diamant fonctionnalisées par des nanoparticules à base de métaux de transition pour applications analytiques". Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2017PA066055.pdf.

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Abstract (sommario):

Les électrodes en diamant polycristallin dopé au bore (BDD) présentent beaucoup d'intérêts et notamment une large fenêtre de potentiel supérieure à 3 V en milieux aqueux, un faible courant résiduel et une excellente résistance à la corrosion et à l'encrassement. Ces propriétés en font donc un matériau de choix pour le développement de capteurs chimiques. Afin d'exalter la réactivité des électrodes BDD envers certains composés, notre approche a consisté à déposer sur la surface des électrodes des nanoparticules à base de métaux de transition comme le platine ou l'iridium. Ces nanoparticules présentent une activité électro catalytique intéressante, ce qui ouvre la voie à la détection de produits dérivés de réactions enzymatiques, de pesticides ou de bien d'autres espèces non électro-actives sur les électrodes en BDD nues. L'objectif de mes travaux a été de mettre au point une nouvelle méthode de dépôt de nanoparticules métalliques sur la surface d'électrodes et de les caractériser d'un point de vue à la fois structurel et électrochimique. L'objectif est de développer un système de détection multi-capteurs composé d'électrodes BDD chacune fonctionnalisée par un catalyseur métallique différent sous forme de nanoparticules. Le système de détection permet ainsi d'obtenir une signature chimique caractéristique du composé à détecter. Par couplage des différents capteurs, des méthodes algorithmiques d'apprentissage / reconnaissance permettent alors d'apporter de la sélectivité au système de détection, à la manière d'une " langue électronique ". La technique a été appliquée à plusieurs composés d'intérêt, et notamment à l'eau oxygénée, l'indole, le scatol, le paraoxon, et l'imidaclopride
Boron-doped polycrystalline diamond electrodes (BDD) exhibit a number of advantages, including a wide potential window above 3V in aqueous media, a low background current, and excellent resilience to corrosion and fouling. These properties make it a very interesting material for the development of chemical sensors. In order to enhance the reactivity of the BDD electrodes towards a wider range of chemical compounds, we have studied the possibility to deposit on the electrode surface nanoparticles based on transition metals such as platinum or iridium. These nanoparticles exhibit an interesting electro-catalytic activity and open the way to the detection of products derived from enzymatic reactions, pesticides or many other electrochemically non-active species. The aim of this thesis work has been to propose a new method for the deposition of metallic nanoparticles on the diamond surface and to characterize them from a structural and electrochemical point of view. The objective is to develop a multi-sensor detection system composed of several BDD electrodes each functionalized using a different metal catalyst in the form of nanoparticles. The detection system thus enables to obtain a characteristic chemical fingerprint of the product to detect. By assembling several of such sensors, and coupling them with algorithmic learning / recognition methods, the system provides an improved selectivity, in a similar way to an “electronic tongue”. This was applied to several case studies, including the detection of hydrogen peroxide, scatol, indole, paraoxon and imidaclopride

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Mongin, Denis. "Spectroscopie ultrarapide de nanoparticules métalliques et hybrides". Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10129/document.

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Abstract (sommario):

L'utilisation d'un montage expérimental pompe-sonde a permis l'étude de différentes propriétés physiques typiques de différentstypes de nano-objets. Tout d'abord, l'étude sélective d'un transfert d'électron dans un nano-hybride semi-conducteur/métal composé d'un nano-bâtonnet de CdS et d'une nanoparticule d'or en contact direct avec le semi-conducteur, a prouvé l'existence du transfert de charge entre les deux composants du nano-hybride et montré que ce phénomène intervient pour des temps caractéristiques inférieurs à 15 femtosceondes. L'étude des propriétés optiques des nanoparticules d'or ayant reçu les charges transférées a montré que l'ajout de quelques charges négatives à de petites nanoparticules d'or provoque un décalage de la résonance palsmon dans le rouge du spectre. Ensuite, la mesure des modes de vibrations fondamentaux de nano-objets métallique (spériques ou sphéroïdaux) encapsulés par une couche encapsulés par une couche diélectrique ou métallique nous a permis d'obtenir des informations sur les épaisseurs relatives des différentes couches composants les nano-objets étudiés ainsi que sur les la qualité du contact entre ces couches. Enfin, l'étude du temps typique d'interaction électron-phonon dans des nanoparticules métalliques a mis en évidence que deux méthodes de mesure optique de ce temps par spectroscopie ultrarapide sont pôssibles, et que des effets de transitions entre un comportement type "peti solide" et un comportement moléculaire sont observable pour des nanoparticules de moins de 250 atomes
The usse of a pump-probe experimental setup allowed the study of different specific physical properties of different types of nano-objects. First, the selective study of an hybrid nanoparticles comosed of a CdS nanostick and a particle directly groxwn on the semiconductor part proved the existence of a transfer between the two part of the hybrid nanoparticle and showed that this phenomenon occurs in less than 15 femtosecondes. The study of optical propertie of gold nanoparticles with an extra charge due to the transfer showed that adding few electrons to a small gold nanoparticles leads to a red shift of the plasmon resonance. Secondly, measurment of the period of fundamental vibration modes of a bilayer nano-object (spheric or elongated) composed of a metallic core and a dielectric or metallic shell lead to information on the relative thickness of the layers and the contact quality between them. LAstly, the study of the characteristic time of electron-phonon interactions in metallic nanoparticles has proven that there are two different methods of measuring this characteristic time, and its investigation for small nanoparticles (less than 250 atoms) leads to the observation of a transition form a "bulk" to a molecular behaviour

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Benzakour, Mouad. "Étude structurale par spectroscopie d'absorption X des nanoparticules d'oxyde d'alcalinoterreux réactifs : application à la destruction de gaz polluants et toxiques". Paris 12, 2003. https://athena.u-pec.fr/primo-explore/search?query=any,exact,990002521450204611&vid=upec.

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Abstract (sommario):

Les nanoparticules d'oxyde d'alcalino-terreux permettent de décomposer et de stocker les fractions polluantes et toxiques des composés tels que CC1 et S0 avec une efficacité exceptionnelle. Pour améliorer le rendement des réactions, il est possible d'enrober les nanoparticules par un oxyde métallique de surface. En raison de la faible quantité de cet enrobage et du désordre des nanoparticules, leur caractérisation structurale nécessite la spectroscopie d'absorption des Rayons X. L'étude EXAFS aux seuils du calcium, du magnésium et du chlore dans les nanoparticules de CaO et MgO permet de caractériser le désordre, comparativement aux micro-cristaux et montre que la fraction polluante est bien piégée sous forme de chlorure. L'environnement du fer de l'enrobage avant et après réaction confirme son rôle catalytique de surface pour CaO. Au contraire, le fer de l'enrobage diffuse à l'intérieur des nanoparticules de MgO en site de substitution de Mg et ne réagit pas comme catalyseur
Aikaline earth nanoparticles allow very efficient decomposit and storing of polluant and toxic gazes such as CC1 and S0 The reaction rate is dramatically enhanced when the nanoparticles are coated with surface metallic oxides. Due to the small concentration of this coating and the structural disorder, the structural characterization of these nanoparticules must be done with X Ray Absorption Spectroscopy. The EXAFS study of the CaO and MgO nanoparticules at the Ca, Mg and Cl K-edges lead to the disorder characterization compared to the micro-crystals structures and confirm that the polluting fraction is trapped as chlorides. The iron coating local structure on CaO before and after reaction confirms its catalytic role. On the contrary, iron diffuses in the MgO nanoparticules in substitution site and does not act as a catalyst

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Beyhan, Seden. "Synthesis and characterization of nanoparticles for ethanol oxidation in direct ethanol fuel cell (DEFC)". Poitiers, 2010. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2010/Beyhan-Seden/2010-Beyhan-Seden-These.pdf.

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Abstract (sommario):

Les piles à combustible à membrane échangeuse de protons à oxydation directe de l'éthanol (DEFC, Direct Ethanol Fuel Cell) sont une technologie prometteuse pour les applications de faible puissance au regard de la grande densité d'énergie contenue dans ce combustible, de la faible température de fonctionnement, de la non toxicité et de la disponibilité de ce composé. Cependant, quelques problèmes sont à surmonter si nous souhaitons voir émerger cette technologie pour le grand public. Pour le catalyseur situé à l’anode, deux inconvénients majeurs posent problème avec les DEFCs, à savoir le coût des métaux nobles utilisés à fort taux de charge et la stabilité du catalyseur sur le long terme. De plus, un catalyseur anodique actif doit pouvoir rompre la liaison carbone-carbone afin d'obtenir un rendement maximal. Actuellement, le meilleur catalyseur bimétallique est l'association PtSn; cependant, l'addition d'étain au platine inhibe la rupture de la liaison C-C. Ceci n'est pas favorable quant à une utilisation pour les piles à combustible et, de plus, un accroissement de la stabilité de ce type de catalyseur est requis. Aussi, le catalyseur tri-métallique PtSnRu semble prometteur pour une utilisation dans les DEFCs mais un catalyseur tri-métallique alternatif d'un moindre coût est nécessaire. Ainsi, un catalyseur tri-métallique présentant une forte activité et une grande stabilité ainsi qu'une proportion plus faible de métaux nobles doit être développé pour dépasser les limitations actuelles. Le cœur de ce projet de thèse a été de développer de nouveaux catalyseurs anodiques permettant de donner un aperçu de la manière dont ces problèmes et limitations peuvent être surmontés. Afin de réaliser cela, de nombreux catalyseurs bimétalliques à base de platine et tri-métalliques ont été synthétisés par différentes méthodes afin de préparer le meilleur catalyseur possible. Il a été vu que la méthode de synthèse choisie pour préparer le catalyseur joue un rôle crucial sur les performances catalytiques mesurées. Les catalyseurs préparés via le « précurseur colloïdal de Bönneman » ont permis de déterminer la procédure la plus efficace pour le développement de catalyseurs hautement actifs pour l'oxydation de l'éthanol dans les DEFCs. Un système ternaire basé sur l'association PtSn a été envisagé avec une réduction de la fraction de métaux. Pour cela, des métaux de transition tels que Ni ou Co ont été incorporés dans les matériaux étudiés. D'autre part, l'addition d'autres métaux nobles (Rh et Pd) au couple PtSn a également été étudiée car un plus grand rendement était attendu. Les résultats de ce manuscrit montrent que les catalyseurs supportés sur carbone Pt80Sn10Ni10 et Pt80Sn10Co10 présentent des densités de courant importantes ainsi que des potentiels d'initiation de l'oxydation faibles, ce qui en fait les catalyseurs les plus prometteurs de l'ensemble de ceux qui ont été synthétisés. Les caractérisations physiques de ces catalyseurs révèlent de plus faibles niveaux d'énergies de la couche d des atomes de platine de surface ainsi qu'une plus faible énergie de la liaison Pt-CO. Aussi, la présence de SnO2 de manière isolée dans ces catalyseurs pourrait permettre une meilleure oxydation des intermédiaires réactionnels carbonylés. Avec une telle formulation de catalyseur, de plus grandes performances ont été obtenues lors de test en pile avec une quantité inférieure de métaux nobles
The direct ethanol fuel cell (DEFC) is a very promising power source for low power applications since ethanol is very attractive fuel regarding its high power energy density, low working temperature, non toxicity and natural availability. However, there are some problems that have to be overcome if we wish to see DEFCs in our everyday life. For the anode catalyst, there are two main drawbacks that cause problems with the DEFC, namely, expensive noble metals with high loading and long-term stability. On the other hand, an active anode catalyst for ethanol oxidation should be breaking the C-C bond to achieve maximum efficiency. Currently, the best binary catalyst for ethanol oxidation is PtSn; however, the addition of Sn to Pt catalyst inhibits the breaking the C-C bond. This is not favorable for ethanol energy conversion efficiency and fuel cell utilization. On the other hand, further improvement in stability is needed. So far, a ternary PtSnRu catalyst seems to be the most promising for use in DEFC, however, an alternative ternary catalyst should be considered together with cost-saving effects. The aim of this thesis is to develop alternative anode catalysts with high electrochemical activity in direct ethanol fuel cell applications. For this purpose, carbon supported (Vulcan XC72) monometallic Pt, bimetallic PtM(M=Sn, Co, Ni, Rh, Pd) and trimetallic PtSnM(M=Ni, Co, Rh, Pd) catalysts were synthesized by Bönnemann’s colloidal precursor coreduction method. In order to evaluate the relationship between the catalyst structure and catalyst activity, various microscopic and spectroscopic characterization techniques were employed such as X-ray Diffraction (XRD), Transmission Electron Microscopy (TEM), Element Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and in-situ Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Electrochemical characterization of the catalysts regarding their onset potentials, activities and current densities towards ethanol oxidation were determined by linear sweep voltammetry. Furthermore, anode performance tests in a single ethanol fuel cell (DEFC) were also employed. The addition of a Ni or Co to PtSn catalyst showed the best catalytic activity for ethanol oxidation with low onset potential. Spectroscopic characterization results revealed that the presence of Ni and Co metals in the bulk composition lead to a lower energy levels of the Pt d states on the catalyst surface and weaken the Pt-CO bond. On the other hand, separate SnO2 phase can oxidize adsorbed CO-like intermediates. PtSnNi and PtSnCo ternary systems with less noble metal in the catalyst showed a higher anode performance in direct ethanol fuel cell operation

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Anderson, Amandine. "Potentiel d'émission et de transfert de colloïdes et nanoparticules manufacturées issus de lixiviats de déchets solides et nanomatériaux". Thesis, Toulon, 2016. http://www.theses.fr/2016TOUL0020/document.

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Abstract (sommario):

Une grande variabilité de déchets contenants des nanomatériaux sont largement produits partout dans le monde. En fin de vie, la lixiviation de ces déchets entreposés en décharge, conduit à l’émission de contaminants (organiques et métalliques) dont les modes de transport diffèrent largement selon leurs interactions avec les ligands du milieu traversé. L’union européenne souhaite promouvoir à long terme la réduction progressive des rejets de contaminants dans l'environnement et le Ministère de l’Ecologie projette de mettre en place des normes spécifiques limitant les émissions de nanoparticules. Or, à ce jour, peu de données sont disponibles sur les quantités de contaminants potentiellement émis par les déchets et sur leur capacité de transport. En particulier, les contaminants présents sous forme nanoparticulaires, facilement bioassimilables, ont un comportement dynamique mal identifié et donc peu prévisible.La complexité et la variabilité dans la composition des déchets et des nanomatériaux impliquent l'étude d'un large panel d'entre eux ; ainsi, notre travail a porté sur la quantification de l'émission des nanoparticules au cours de leur vieillissement à partir de différents déchets (résidus de boues rouges, boues de station d’épuration, sédiments marins et Mâchefers d'Incinérations d’Ordures Ménagères MIOMs) ainsi que leur transport à travers un milieu poreux.Nous avons identifié les éléments métalliques fortement présents sous forme colloïdale et leur devenir après 1 an et demi de vieillissement. Les tests de transport des nanoparticules, menés par des expériences de percolation en colonne, ont montré que le transport de nanoparticules métalliques a été facilité dans certains cas, dans d’autres, plus classiquement ralenti. Par microscopie Electronique à Balayage, nous avons montré que de nombreux métaux étaient couplés avec des oxydes d'aluminium et de fer ainsi que des substances organiques naturelles de type humiques
Great variability of nanomaterials wastes are widely produced throughout the world. At the end of their life, the leaching of the wastes stored in landfills, leads to the emission of contaminants (organic and metallic) which modes of transport differ widely according to the interactions they have with ligands present in the medium. The European Union wants to promote long-term gradual reduction of contaminant releases to the environment and the Ministry of Ecology plans to establish specific standards limiting emissions of nanoparticles. But to date, limited data are available on the quantities of contaminants potentially emitted by wastes and their transport capacity. In particular, the contaminants present in nanoparticulate form, easily bioavailable, have a dynamic behavior misidentified and therefore unpredictable.The complexity and variability in the composition of waste and nanomaterials involve the study of a wide range of them; so, our work has focused on quantifying the emission of nanoparticles during their aging from various wastes (red mud residues, sewage sludge, marine sediments and domestic wastes incineration bottom ash MIOMs) and their transport through a porous medium.We identified metallic elements largely present in colloidal form and their fate after 1½ years of aging. Transport tests of nanoparticles led by column percolation experiments have shown that the transport of the metal nanoparticles is facilitated in some cases, in others, more typically slowed down. Scanning Electron Microscopy have shown that many metals were associated with aluminum and iron oxides and natural organic humic-like substances

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Binotto, Ghislain. "Poudres d’oxydes de métaux de transition à texture, morphologie et taille contrôlées : de l’électrochimie à la catalyse". Amiens, 2008. http://www.theses.fr/2008AMIE0127.

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Abstract (sommario):

L’engouement croissant pour les applications portables et automobiles place les batteries Li-ion au premier rang pour le stockage électrochimique de l’énergie. L’intérêt récent pour les matériaux d’électrode nanométriques nous a conduit à l’étude de l’oxyde de cobalt Co3O4 stœchiométrique précipité en solution aqueuse (Co3O4-P). Il est constitué de particules nanométriques cristallisées (40 Å) regroupées en agglomérats micrométriques développant une porosité très finement distribuée. L’étude structurale a révélé une délocalisation partielle des cations en sites 16c et 48f, d’autant plus importante que la taille des domaines est faible. La préservation de la texture, donc les meilleures performances électrochimiques, sont obtenues pour un mélange oxyde/carbone par suspension dans un solvant organique. Une capacité de plus de 600 mAh/g est ainsi maintenue sur vingt cycles. La capacité irréversible au premier cycle est similaire à celle des matériaux massifs, suggérant que leur étape de formatage n’est pas responsable de cette irréversibilité, en partie attribuable à la formation de la phase -CoO. La chute de capacité est principalement attribuée à la dissolution de la matière active dans l’électrolyte ainsi qu’aux effets de la décomposition irréversible du solvant. Différents tests cinétiques de décomposition (NH3, toluène, H2O2, CO) montrent la forte activité catalytique de Co3O4-P. Des résultats préliminaires très encourageants quant aux propriétés catalytiques de Co3O4-P (et dérivés) en cellules Li/O2, en particulier au niveau de la polarisation de la batterie, font de ce matériau un outil idéal pour mettre en relation les domaines de l’électrochimie et de la catalyse
The Li-ion battery technology is so far the best candidate to match the growing demand for portable and automotive power sources. The recent focus on nanomteric electrode materials for Li-ion cells leads us to consider Co3O4 precipitated in aqueous solution (Co3O4-P). This material is made of crystallized nanometric particles (40 Å), forming porous micrometric agglomerates exhibiting a very narrow porosity distribution. A structural investigation shows a partial cationic delocalization in 16c and 48f sites, in an extent inversely proportional to the size of the coherent domains. The powder texture is maintained, and therefore the optimum electrochemical performances, are obtained through the oxide/carbon mixing in suspension in a solvent. A capacity of more than 600 mAh/g is reached along twenty cycles. The first cycle irreversible capacity is equivalent to that of micrometric materials, suggesting that the formatting step is not responsible for this irreversibility, partially attributed to the formation of -CoO. The drop in capacity along cycling is mostly due to the dissolution of the active material in the electrolyte, and to the effects of the irreversible decomposition of the solvent. Different kinetic decomposition tests (NH3, toluene, H2O2, CO) demonstrated the catalytic efficiency of Co3O4-P. Preliminary catalytic and electrochemical results for Co3O4-P and post-annealed materials as catalysts in Li/O2 batteries, mainly regarding the lowering of the cell polarization, let us consider this set of materials as an ideal tool for bridging the electrochemistry and catalysis domains

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Fatome, Emilie. "Formulations de nanocomposites hautes performances pour revêtements coil-coating : optimisation des interactions nanocharges-matrice". Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0027/these.pdf.

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Abstract (sommario):

L’objectif de ce travail de thèse consiste à optimiser des formulations de coil-coating comportant des nanocharges dans le but d’améliorer les propriétés de robustesse de surface des revêtements obtenus, et ce sans dégrader d’autres propriétés telles que brillance ou flexibilité. Nous avons ainsi sélectionné deux grandes familles de nanocharges: les argiles lamellaires et la silice pyrogénée pour leurs performances mécaniques et leur attrait économique. Nous avons mis en évidence l’importance d’un traitement cationique et d’un mode de dispersion sévère pour l’amélioration de la dispersion des argiles lamellaires. Une partie des agrégats est donc rompue, mais sans pour autant entraîner de conséquences sur les propriétés mécaniques : il faut donc utiliser des nanocharges intrinsèquement plus dures ; c’est le cas des silices. Nous avons alors identifié des interactions fortes entre la silice et la mélamine, figeant la dispersion de la silice et conduisant alors à l’obtention d’un gel fort. Un traitement surfacique de la silice adapté permet de réduire ces interactions, ce qui se traduit par une rhéologie quasi-newtonienne due à une bonne dispersion des charges et à des propriétés mécaniques significativement améliorées. Pour résumer, les interactions développées entre les nanocharges et la matrice organique doivent être choisies de façon optimale puisqu’elles gouvernent non seulement le comportement rhéologique des formulations, mais aussi l’état de dispersion des nanocharges dans le film réticulé ainsi que les différentes propriétés, notamment mécaniques, qui en découlent
The objective of this work consists in optimizing formulations of coil-coating comprising nanofillers with the aim of improving the properties of coatings surface robustness without degrading other properties such as brightness or flexibility. We thus selected two families of nanofillers: lamellate clays and fumed silica for their mechanical performances and their economic attraction. We highlighted the importance of cation treatment and dispersion mode for lamellate clays dispersion improvment. However, a part of aggregates is broken, but without involving effects on the mechanical properties: nanofillers intrinsically harder should be used; it is the case of silicas. We then identified strong interactions between silica and melamine, leading to a strong gel. A surface treatment of adapted silica makes possible to reduce these interactions, which results in a quasi-Newtonian rheology due to a good dispersion of the fillers and significantly improved mechanical properties. To summarize, the interactions developed between nanofillers and organic matrix must be selected in an optimal way since they control not only the rheological behaviour of the formulations, but also the state of dispersion of the nanofillers in the cross linked film as well as various properties, in particular mechanical ones

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Roumanille, Pierre. "Matériaux d'assemblage basse température pour applications électroniques : de l'intérêt des oxalates et formiates de métaux". Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30106/document.

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Abstract (sommario):

Dans le domaine de la microélectronique, les préoccupations environnementales et sanitaires et l'évolution de la législation ont contraint l'industrie à limiter son utilisation du plomb. Les matériaux (à base d'étain, d'argent, de cuivre, de bismuth...) destinés au brasage de composants électroniques font l'objet de nombreux développements pour être conformes aux exigences réglementaires et techniques. Le potentiel des carboxylates de métaux en électronique a déjà été démontré dans le cadre du développement de procédés de décomposition métal-organique. La décomposition thermique sous atmosphère contrôlée de tels précurseurs mène à la création de nanoparticules métalliques avec une réactivité accrue par rapport à celle de particules de taille micronique. L'utilisation de nanomatériaux est une des voies explorées pour mettre au point des procédés d'assemblage à basse température pour l'électronique. Elle s'appuie sur le fait que les températures de fusion et de frittage de nanomatériaux diminuent avec la taille des particules. C'est dans ce contexte que s'inscrivent les travaux de cette thèse, qui présente l'étude de la décomposition contrôlée de précurseurs métal-organiques destinés à être intégrés à un procédé d'assemblage sans plomb à basse température. Le comportement en température de différents précurseurs métal-organiques d'étain et de bismuth et l'influence de l'atmosphère de décomposition ont été étudiés. La relation entre la taille des particules métalliques et leur point de fusion a été soulignée, ainsi que l'influence majeure de l'oxydation sur l'évolution de la taille des particules et leur capacité à former des assemblages
Due to environmental and health concerns, new regulations led to a restriction in the use of lead in electronic equipment. Joining materials (based on tin, silver, copper, bismuth ...) for surface-mount technology are subject to many development work in order to comply with regulatory and technical requirements. The potential of metal carboxylates in electronics has already been demonstrated in the development of metal-organic decomposition processes. The thermal decomposition under controlled atmosphere of such precursors leads to the creation of metal nanoparticles with an increased reactivity compared to that of micron sized particles. The use of nanomaterials is a seriously considered way for developing low temperature joining processes for electronics. It is based on the well-known decrease of melting and sintering temperatures of nanomaterials with particle size. In this context, this work of thesis presents the study of the controlled decomposition of metal-organic precursors intended to be integrated into a low-temperature lead-free joining process. The thermal behavior of several metal-organic precursors of tin and bismuth, as well as the influence of the decomposition atmosphere, were studied. The relationship between the metal particles size and their melting point has been emphasized, as well as the major influence of oxidation on the evolution of particles size and their ability to make reliable joints

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Marhaba, Salem. "Influence de la morphologie sur les propriétés optiques de nano-objets métalliques uniques". Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00356212.

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Abstract (sommario):

A l'échelle nanométrique, les particules de métaux nobles possèdent des propriétés optiques fascinantes. Elles sont dominées par le phénomène de « Résonance de Plasmon de Surface » dont le profil spectral est très sensible à la taille, à la forme et à l'environnement des particules (milieu diélectrique extérieur, autres particules proches...). Ce travail de thèse a pour but une meilleure compréhension des processus fondamentaux responsables des modifications de la résonance de plasmon : d'une part en réalisant la spectroscopie d'extinction de nanoparticules « uniques » par la technique originale de Spectroscopie à Modulation Spatiale et d'autre part en caractérisant la morphologie de ces mêmes objets par une observation directe en Microscopie Electronique à Transmission. Cette double approche permet de corréler la réponse optique de nanoparticules (isolées ou bien en interaction (dimères)) avec leur forme ou leur arrangement spatial, et d'en faciliter ainsi la modélisation théorique.

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Demange, Matthieu. "Réactivité de complexes de métaux riches : activation de petites molécules, synthèse de nanoparticules et catalyse de couplage croisé". Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00720846.

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Abstract (sommario):

La synthèse de composés organiques par des voies respectueuses de l'environnement et d'un coût modéré est aujourd'hui un défi majeur. Le recours à des complexes organométalliques qui permettent l'approche et la réaction de différents substrats est une solution attractive. Cette étude s'intéresse aux complexes formés à partir de métaux de groupe 10, stabilisés par des ligands de type diphosphine, et plus particulièrement à la formation d'espèces réduites très réactives. L'activation du phosphore blanc est ainsi présentée, puis cette démarche est étendue à la synthèse de nanoparticules de phosphures métalliques, obtenues à partir de nanoparticules métalliques. Enfin, un complexe bien défini de nickel au degré d'oxydation (0) permet d'activer le dioxyde de carbone, des liaisons C H, ou encore de catalyser des réactions de couplages croisés de type Negishi, résultats tout à fait remarquables.

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Pesesse, Antoine. "Synthèse de nanoparticules contenant des métaux pour la catalyse assistée par des bases de Lewis en suspension colloïdale". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2021SORUS530.pdf.

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Abstract (sommario):

Dans ces travaux, nous avons synthétisé des nanoparticules contenant du cuivre et de l’or dans le but de créer une synergie avec une base de Lewis moléculaire lors de réactions catalytiques en suspension colloïdale. Une étude de la bibliographie, a mis en lumière l’intérêt d’utiliser une base de Lewis forte supplémentaire et encombrée pour réaliser une interaction de type « Paire de Lewis Frustrée » avec la surface de la nanoparticule (Chapitre 1). Des travaux antérieurs ont montré que la formation d’une couche d’oxyde pourrait expliquer l’instabilité des nanoparticules de cuivre vis-à-vis de phosphines tertiaires (Chapitre 2). Pour empêcher sa formation les nanoparticules ont été lavées sous atmosphère inerte (Chapitre 3). De l’oxyde est détecté et les nanoparticules sont sujettes au mécanisme de lixiviation. Le mécanisme de synthèse suggère que l’eau pourrait être responsable de la formation de l’oxyde. Nous avons développé un nouveau protocole de sulfuration de nanoparticules de cuivre. Ces nanoparticules sont instables vis-à-vis des phosphines tertiaires (Chapitre 4). Une nouvelle synthèse de nanoparticules de cuivre stabilisées par des carbènes N-hétérocycliques, utilisant des précurseurs plus accessibles que dans la littérature et sans oxygène, a été proposée et a permis d’obtenir des nanoparticules dépourvues d’oxyde et stabilisées par des ligands très forts. Le mécanisme a été étudié dans le détail (Chapitre 5). L’influence de phosphines sur les propriétés catalytiques de l’or en solution colloïdale pour des réactions de réduction et d’hydrogénation a été évaluée (Chapitre 6)
In this work, we synthesised copper based and gold nanoparticles to produce a catalytic activity in combination with a molecular Lewis base in colloidal suspension. A bibliographic research, showed the potential of using a sterically hindered tertiary phosphine to obtain a “Frustrated Lewis Pair” type of interaction with the nanoparticle surface (Chapter 1). Previous works unveiled that the formation of an oxide shell could explain the lack of stability of copper nanoparticles toward tertiary phosphine (Chapter 2). To prevent its formation, the nanoparticles were washed under inert atmosphere. The oxide was still detected and the nanoparticles were subject to leaching. Mechanistic study suggest that water could be responsible for oxidation formation (Chapitre 3). A new procedure to sulfurize copper nanoparticles was developed but the nanoparticles obtained were unstable toward tertiary phosphines (Chapter 4). A new synthesis of N-heterocyclic carbene stabilized copper nanoparticles using more accessible and oxygen free precursors was proposed and delivered nanoparticles that are both oxide free and stabilized by very strong ligands (Chapter 5). The synthesis mechanism was studied in details. The influence of phosphine on the catalytic activity of gold for reduction and hydrogenation in colloidal suspension were assessed (Chapter 6)

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Dennler, Samuel. "Structure et magnétisme de systèmes mixte 3d/4d et 3/d/5d : une étude ab initio des alliages macroscopiques aux nanoparticules". Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30173.

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Abstract (sommario):

Divers systèmes mixtes Co/Rh et Co/Pt, des alliages macroscopiques massifs et de surface jusqu'aux nanoparticules, ont été étudiés dans le cadre théorique de la fonctionnelle de la densité. Tandis qu'ils conservent un moment magnétique élevé même dans un environnement fortement mixte, les atomes Co induisent en général des moments notablement exaltés sur leurs voisins 4d/5d, menant à des moments moyens importants en bon accord avec l'expérience. Nous analysons l'influence respective des effets d'alliage et de coordinence réduite, ainsi que la forte corrélation entre structure, ordre chimique et propriétés magnétiques. Le caractère oscillant de type RKKY des moments induits, nettement amplifiés à la surface, conduit à une distribution complexe des moments magnétiques. Le dopage en Co s'avère particulièrement efficace pour les grosses particules 4d/5d, peu ou pas magnétiques, même si la présence de moments induits antiparallèles peut alors modérer légèrement l'exaltation magnétique
Various mixed Co/Rh and Co/Pt systems from the macroscopic surface and bulk alloys down to the small nanoclusters have been studied within the density functional theory. Co atoms generally induces significantly enhanced magnetic moments at their 4d/5d neighbors, while they retain their magnetic moment even in an highly mixed environment, leading to substantial average moments in good agreement with earlier experiments. The respective influences of alloying and reduced coordination effects are discussed. Emphasis is given to the determination of the strong interplay between structure, chemical order and magnetic properties. The oscillating RKKY-like character of the Co-induced moments, combined to their significant enhancement at the surface, leads to a particularly complex magnetic pattern. The Co doping effect appears to be the most efficient for large, low-magnetic 4d/5d particles, even if in this case small antiparallel induced moments may slightly moderate the magnetic enhancement

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Krishnan, Deepthy. "Nanoparticules mono- et bimétallique stabilisées par des liquides ioniques fonctionnalisés : synthèse et application en catalyse". Electronic Thesis or Diss., Toulouse 3, 2023. http://www.theses.fr/2023TOU30270.

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Abstract (sommario):

Les nanoparticules métalliques (NPMs) sont des matériaux attractifs reconnus pour leur application dans le domaine de la catalyse en raison de leur remarquable rapport surface-volume élevé induisant un grand nombre de sites actifs potentiels. Il est bien connu que les stabilisateurs jouent un rôle important dans la synthèse et la performance catalytique des NPMs. Ils protègent la structure des NP, prévenant ainsi leur agglomération ou agrégation qui peut survenir en raison de leur énergie de surface élevée. De plus, les stabilisateurs peuvent influencer les propriétés électroniques des NP, optimisant leur réactivité et leur sélectivité dans les réactions catalytiques. Ainsi, le choix approprié et l'utilisation des stabilisateurs sont des facteurs cruciaux pour modifier et améliorer la performance des NP dans une large gamme de réactions catalytiques, y compris l'hydrogénation de divers substrats. Parmi tous les stabilisateurs possibles pour les NPMs, les liquides ioniques (LI) peuvent être utilisés pour la synthèse des NPMs. Les LI possèdent des propriétés physiques et chimiques intrigantes et présentent l'avantage d'agir à la fois comme stabilisateur et solvant dans la réaction, entraînant une utilisation réduite de produits chimiques et limitant les déchets, ce qui réduit l'empreinte environnementale. L'ajustement soigneux des LI à base d'imidazolium avec des groupes fonctionnels s'est avéré être une manière pertinente d'améliorer la performance catalytique des NPMs. Dans ce contexte, une série de NPMs de Ru et de Ni a été synthétisée par l'approche organométallique dans des liquides ioniques d'imidazolium fonctionnalisés (LIF) avec des groupes méthoxy- et cyano- (abrégés en MEM, MME et CN). Des RuNPs bien dispersées et de taille étroite, variant de 1,3 à 2,2 nm, ont été obtenues ainsi que des NiNPs variant de 2,8 à 6,9 nm en fonction de la fonctionnalisation des LI. L'analyse thermogravimétrique (TGA) et la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) ont permis d'étudier l'interaction entre les NP et les LI. Les RuNPs stabilisées par les LIF contenant du méthoxy (MEM et MME) ont montré un bon équilibre entre l'activité catalytique et la stabilité lorsqu'elles ont été appliquées dans l'hydrogénation du styrène à des conditions de réaction douces. De plus, les Ru/LIF ont montré une sélectivité complète envers l'éthylbenzène à des conditions de réaction plus douces (5 bar, 30 °C) que celles rapportées dans la littérature pour d'autres catalyseurs RuNP. Tous les systèmes Ni/LI se sont avérés être des catalyseurs efficaces pour l'hydrogénation du 2-cyclohexé-1-none dans les conditions de réaction appliquées (rapport substrat/Ni de 100/1, 130 °C, 10 bar H2), fournissant une conversion complète du substrat et une sélectivité complète envers l'hydrogénation de la liaison oléfinique en un court laps de temps de réaction (1 h). Des RuReNPs bimétalliques ont également été synthétisées avec une taille moyenne de 1,6 et 3,3 nm dans des LI non fonctionnalisés (H) et MEM, respectivement, mais aucun des systèmes n'a catalysé l'hydrogénation des amides, réputée être une réaction difficile en raison de la haute stabilité des amides. En résumé, le travail de thèse a conduit à la synthèse de nouvelles NPMs Ru, Ni et RuRe dans des LI MEM et MME, ainsi qu'à des perspectives sur les relations entre structure et performance en catalyse d'hydrogénation. Ce travail ouvre des perspectives pour le développement futur dans les domaines de la nanochimie et de la catalyse sélective
Metal nanoparticles (MNPs) are recognized attractive materials for application in the field of catalysis due to their remarkable high surface-to-volume ratio that induces a high number of potential active sites. It is well known that stabilizers play an important role in synthesis and catalytic performance of MNPs. They protect the NPs structure, thereby preventing agglomeration or aggregation that may occur due their high surface energy. Additionally, stabilizers can influence the electronic properties of the NPs, optimizing their reactivity and selectivity in catalytic reactions. Thus, appropriate selection and utilization of stabilizers are crucial factors for modifying and enhancing the performance of NPs across a diverse range of catalytic reactions including hydrogenation of various substrates. Among all possible stabilizers for MNPs, ionic liquids (ILs) can be employed for the synthesis of MNPs. ILs possesses intriguing physical and chemical properties and presents the advantage to act both as stabilizer and solvent in the reaction, resulting in reduced utilization of chemicals and limit waste, which limits the environmental footprint. Careful tailoring of imidazolium based ILs with functional groups has proven a relevant way to improve catalytic performance of MNPs. In this context, a series of RuNPs and NiNPs were synthesized by the organometallic approach in functionalized imidazolium ionic liquids (FILs) with methoxy- and cyano-groups (abbreviated as MEM, MME and CN). Well-dispersed and narrow-sized RuNPs ranging from 1.3 to 2.2 nm were obtained as well as NiNPs ranging between 2.8 and 6.9 nm depending on the IL functionalization. Thermal gravimetric analysis (TGA) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) allowed to study the interaction between the NPs and the ILs. RuNPs stabilized by the methoxy-containing FILs (MEM and MME) displayed a good balance between catalytic activity and stability when applied in the hydrogenation of styrene at mild reaction conditions. Moreover, the Ru/FILs showed complete selectivity towards ethylbenzene at milder reaction conditions (5 bar, 30 °C) than reported in literature for other RuNP catalysts. All the Ni/ILs systems were found to be efficient catalysts for the hydrogenation of 2-cyclohexe-1-none under the applied reaction conditions (substrate/Ni ratio of 100/1, 130 °C, 10 bar H2), providing full substrate conversion and complete selectivity towards hydrogenation of the olefinic bond in short reaction time (1 h). Bimetallic RuReNPs were also synthesized with an average size of 1.6 and 3.3 nm in unfunctionalized (H) and MEM ILs, respectively, but neither of the systems catalyzed the hydrogenation of amides, which is reputed as a challenging reaction due to the high stability of amides. In summary, the PhD work led to the synthesis of novel Ru, Ni and RuRe bimetallic NPs in MEM and MME ILs, and insights into structure-performance relations in hydrogenation catalysis. The work provides perspectives for future development within both the fields of nanochemistry and selective catalysis

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Guillet, Yannick. "Dynamique de la réponse optique non-linéaire ultra-rapide d'una assemblée de nanoparticules d'or". Paris 6, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00273002.

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Abstract (sommario):

Les matériaux nanocomposites étudiés sont constitués de nanoparticules d'or dispersées aléatoirement au sein d'une matrice de silice. Ils possèdent une forte réponse optique non-linéaire, qui s'explique par la résonance de plasmon de surface (RPS). Lorsque la fraction volumique en or augmente, les interactions électromagnétiques ainsi que les échanges thermiques entre nanoparticules ne sont plus négligeables. L'étude expérimentale de leur influence peut se faire en utilisant des lasers impulsionnels. Nous rappelons tout d'abord les caractéristiques de la réponse optique linéaire de ces matériaux. Puis nous détaillons le modèle numérique qui permet de simuler leur réponse suite à une excitation subpicoseconde. Nous présentons ensuite le dispositif pompe-sonde femtoseconde résolu spectralement développé dans l'équipe pour réaliser les études expérimentales. Enfin, nous mettons en évidence un processus d'excitation sélective dû aux interactions électromagnétiques et dont l'influence domine celle des échanges thermiques entre nanoparticules.

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Manchon, Delphine. "Réponse optique de nano-objets uniques anisotropes : de l’or aux métaux de transition". Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10172/document.

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Abstract (sommario):

La réponse optique de nanoparticules (NPs) de métaux nobles est dominée par une résonance géante diterésonance de plasmon de surface (RPS), très sensible à la taille, la morphologie et l’environnement diélectriquedes NPs. Elle est étudiée sur des NPs individuelles grâce à un dispositif de Spectroscopie à Modulation Spatiale(SMS) permettant d’accéder à leur section efficace d’extinction absolue sur un large domaine spectral (300-900nm) en corrélation avec leur morphologie observée indépendamment par microscopie électronique àtransmission (MET) ou à balayage (MEB).Mon travail de thèse a d’abord consisté à développer un nouveau dispositif afin de mesurer l’extinction et de ladiffusion d’un même nano-objet unique, donnant ainsi accès à des mesures quantitatives de la section efficace dediffusion moyennant une connaissance a priori du diagramme angulaire de répartition de la lumière diffusée.La seconde partie concerne des études optiques (expérimentales et théoriques) et structurales (MET ou MEB) denano-objets exotiques. Tout d’abord, une étude systématique réalisée sur un grand nombre de bipyramides d’orélaborées par voie chimique a montré que leur RPS, située dans le rouge, est extrêmement sensible à leurmorphologie et à leur environnement, ce qui en fait des candidats de choix pour des capteurs biologiques. Parailleurs, l‘émergence d’une RPS induite par couplage plasmonique a été mis en évidence sur des nano-antennesnanolithographiées à base de métaux de transition (Pd, Pt, Cr). Ces résultats ouvrent des perspectivesd’applications nouvelles en élargissant la plasmonique à des métaux aux propriétés chimiques très variées(photo-catalyse, magnéto-optique)
The optical response of noble metal nanoparticles (NPs) are known to be dominated by the Localized SurfacePlasmon Resonance (LSPR), which is highly sensitive to the size of the NPs, their shape and their environment.This optical response can be studied on single nanoparticles thanks to a highly sensitive setup based on theSpatial Modulation Spectroscopy (SMS) which gives access to their absolute extinction cross-section on a widespectral range (300–900 nm). Moreover, the morphology of the same objects studied in optics is characterized bya direct observation in Transmission or Scanning Electron Microscopy (TEM or SEM).In this work, a new setup allowing the measurement of both the extinction and the scattering of a single nanoobjecthas been developed. This technique allows a quantitative measurement of the scattering cross-sectionprovided the angular distribution of the scattered light by the NP is known.The second part is related to experimental and theoretical optical studies and morphological observationsthrough TEM and SEM of exotic nano-objects. First, a systematic study performed on a large number of goldbipyramids, chemically elaborated, has shown that the LSPR located in the red is highly sensitive to theirmorphology and to the environment. Thus, these objects can likely be used as biological sensors. In addition,emergence of a resonance induced by plasmon coupling has been evidenced on lithographed nano-antennasbased on transition metal (Pd, Pt, Cr) for which no LSPR is usually expected. This opens up prospects for novelapplications by extending the field of plasmonics to metals of various chemical properties (photocatalysis,magneto-optics)

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Rioux, Maxime. "Développement de nanoparticules luminescentes à base d'or et d'argent pour l'imagerie cellulaire". Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28444/28444.pdf.

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Pradère, Caroline. "Nouvelle génération d'airbag à base d'un complexe de métaux de transition et d'un oxyde métallique à l'état nanométrique". Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30244.

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Abstract (sommario):

Nous avons envisagé de mettre au point un matériau composite pour des applications airbags comprenant un complexe de coordination et un oxyde métallique sous forme de nanoparticules. Les complexes de coordination doivent présenter plusieurs critères en vigueur dans l'industrie automobile, parmi lesquels une stabilité thermique au delà de 150°C et une composition d'éléments non toxiques. Quatre complexes hétérométalliques ont été obtenus et tous répondent bien aux critères précédemment fixés. Deux d'entre eux ont été développés à plus grande échelle à la SNPE, puis introduits dans des compositions du nitrate d'ammonium. Un oxyde de cuivre(II) à l'état nanométrique a été obtenu par réduction d'un sel métallique sous pression d'un gaz réducteur. Une nouvelle méthode de synthèse a été développée permettant d'obtenir des nanoparticules de cuivre de taille et de forme contrôlées
We were interested in the design of a new composition for airbag systems using an inorganic transition metal complex and a metal oxide at a nanometer size. The coordination complexes must meet specific criteria established by industrial standards, such as a thermal stability until 150°C and non toxic elements. Four new heterometallic complexes have been prepared that fit all the criteria established by the automotive industry. The synthesis of two coordination complexes have been scaled up and then introduced in some compositions of ammonium nitrate. We measured the combustion rate for all these compositions. Cuprous oxide with a nanometer size has been obtained by reduction of a metal salt under dihydrogen pressure. We have also proposed a simple and efficient method to obtain copper nanoparticles with controlled sizes and shapes

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Baida, Hatim. "Propriétés optiques et spectroscopie non-linéaire de nanoparticules individuelles". Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00713129.

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Abstract (sommario):

Ce travail porte sur l'étude expérimentale de la réponse optique linéaire et non-linéaire de nanoparticules métalliques individuelles. Pour cela une technique optique originale en champ lointain, basée sur la modulation spatiale de l'échantillon, a été mise en place et combinée avec une technique pompe-sonde résolue en temps à l'échelle femtoseconde. Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à la caractérisation optique de nanoparticules modèles formées par une nanosphère d'argent encapsulée dans une couronne de silice. Nous avons mis en évidence la conséquence principale du confinement quantique électronique sur la réponse optique des nanoparticules : l'élargissement de leur résonance plasmon de surface avec la réduction de la taille (proportionnel à l'inverse du rayon, pour des nanosphères). Cette étude détaillée n'avait jamais été réalisée, car elle nécessite des mesures sur des nanoparticules uniques (pour s'affranchir des effets d'élargissement inhomogène de la résonance dus aux dispersions en taille, géométrie et environnement) et de taille connue. Ceci a été possible grâce à la mesure quantitative de leur section efficace d'extinction et/ou à la corrélation directe de l'image optique du nano-objet avec son image par microscopie électronique. La deuxième partie de ce travail a été consacrée à l'étude de la réponse optique linéaire et non-linéaire résolue en temps de nanobâtonnets d'or. Ces systèmes sont particulièrement intéressants car leurs propriétés optiques peuvent être contrôlées en modifiant leur géométrie (rapport d'aspect en particulier). Leur spectre d'extinction et sa dépendance en polarisation ont tout d'abord été étudiés au niveau de l'objet individuel. La comparaison de cette réponse optique linéaire avec des modèles théoriques a permis d'obtenir des informations sur leur orientation et géométrie. La réponse optique non-linéaire ultrarapide du même nanobâtonnet a ensuite été mesurée par une technique pompe-sonde femtoseconde à très haute sensibilité. La nanoparticule étudiée étant totalement caractérisée optiquement, une mesure quantitative de sa non-linéarité a ainsi pu être réalisée, et son origine physique déterminée à partir d'un modèle théorique.

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Demangeat, Edwige. "Devenir des nanoparticules dans l'environnement : stabilité colloïdale, réactivité chimique et impacts sur le végétal". Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1B050/document.

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Abstract (sommario):

Les nanoparticules de fer manufacturées (NPs-Fe) sont des matériaux de taille nanométrique dont l’utilisation s’est, depuis peu, étendue à des domaines environnementaux. Leur dispersion dans les milieux aqueux et solides, et leurs interactions avec le vivant soulèvent toutefois encore de nombreuses questions. Dans la première partie de cette étude, nous conduisons un travail approfondi de caractérisation des NPs-Fe et précisons comment ces propriétés sont impliquées dans les processus contrôlant la stabilité colloïdale puis la réactivité chimique (capacité d’adsorption du cuivre) des NPs-Fe en solution aqueuse. Des modifications à la fois surfaciques et cristallochimiques sont appliquées afin de mettre en évidence le rôle clés de la chimie de surface des NPs-Fe. Dans cette étude, il est montré que les acides humiques limitent l’agrégation des NPs-Fe et procurent des sites d’adsorption pour les métaux. Les conditions physico-chimiques du milieu s’avèrent également jouer un rôle crucial. Le pH modifie notamment la charge de surface des NPs-Fe et les forces d’interactions électrostatiques qui en résultent. Dans un deuxième temps, nous étudions les interactions entre les NPs-Fe et les végétaux, en solution puis dans un sol. Après 63 et 57 jours, les mesures de susceptibilité magnétique montrent que les NPs-Fe s’accumulent au niveau des racines avant d’être transloquées, en moindre quantité, dans les parties aériennes des plantes. La réponse des plantes à l’exposition aux NPs-Fe se traduit par une augmentation de la biomasse végétale et des teneurs en chlorophylles et une diminution de la peroxydation lipidique
Engineered Iron Oxide Nanoparticles (IONPs) are specific nanoscale materials that have recently been used into wide environmental applications. The dispersion of IONPs into soils and waters, as well as their interactions with living organisms, raise many scientific issues. The first part of this work is intended to provide a thorough characterization of IONPs in aqueous solution, from their intrinsic physico-chemical properties to their colloidal behavior and chemical reactivity. Surface modifications are applied to evidence the key role of surface chemistry towards most interactions IONPs encounter. In particular, humic acid reduce NPs-Fe aggregation and display a high adsorption capacity for trace metals, especially copper (Cu).On the other hand, the pH of the solution play a critical role towards NPs-Fe interactions. Depending on the pH, the surface charge of the particles are modified and hence pH is involved in the electrostatic forces that drive the particles aggregation state and contribute to metal adsorption. The second part of the study is focused on the interactions occurring with IONPs in presence of plants. Several experiments are conducted in aqueous solution and in soil columns to precise the impacts of IONPs on the growth medium and to assess the effects of IONPs on plants. Results (magnetic susceptibility) show that IONPs manage to penetrate the roots of beans and sunflower plants (57 and 63 days-old) and that they are translocated to the aerial parts in low amounts. Plants respond to IONPs penetration by increasing the plant biomass and the chlorophyll contents and by decreasing the lipid peroxidation

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Cheng, Xi. "Nouvelles approches pour la caractérisation d'éléctrodes poreuses pour la réduction de O² : des structures modèles à base de platine aux structures exemptes de métaux nobles". Versailles-St Quentin en Yvelines, 2013. http://www.theses.fr/2013VERS0070.

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Abstract (sommario):

Ce travail porte sur le développement de nouvelles approches de caractérisation d’électrodes poreuses dédiées à la réduction de O2. Elles sont établies grâce à l’élaboration de structures poreuses modèles formées par combinaison contrôlée d’électrocatalyseurs de platine greffées d’une composante organique et de nanotubes de carbone. Deux nouvelles méthodes de caractérisation sont établies : d’une part, une méthode alternative à l’utilisation d’électrodes tournantes pour la détermination de la sélectivité de la réduction de O2 et d’autre part, la détermination d’une aire spécifique d’électrode poreuse nommée S-AO2 directement reliée à la réduction de l’oxygène et qui peut être exprimée en m2/g de catalyseur, en cm2/cm3 de couche active ou en cm2/cm3/g de catalyseur. Une détermination de ce paramètre est établie sur des structures poreuses exemptes de platine, réalisée à partir de nanotubes azotés, pour lesquels une étude des sites actifs en réduction de O2 est également présentée
This work focus on the development of new approaches for the characterization of porous electrodes dedicated to the O2 reduction. They are established through the elaboration of model porous structure formed by controlled combination of platinum electrocatalyst grafted with organic component and carbon nanotubes. Two new methods have been established: firstly, an alternative method to use of rotating electrodes for the determination of the selectivity of the O2 reduction; secondly, the determination of a specific surface area of porous electrode named S-AO2 which is directly related to the O2 reduction and which can be expressed in m2/g of catalyst, in cm2/cm3 of active layer or in cm2/cm3/g of catalyst. A determination of this parameter has been established on platinum-free porous structure based on nitrogen doped nanotubes, for which a study of the active sites for the O2 reduction is also presented

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Guralskyi, Illia. "Nano-objets à transition de spin : élaboration, organisation sur des surfaces et étude de leurs propriétés physiques par des méthodes optiques". Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1900/.

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Abstract (sommario):

L'échelle moléculaire est de plus en plus considérée comme une solution alternative pour la miniaturisation des composants électroniques en vue de la construction de dispositifs fonctionnels. L'approche actuelle "top-down" basée sur la technologie du silicium force les chimistes du solide, les physiciens et les électroniciens à manipuler progressivement des quantités de matière de plus en plus faibles. Dans ce domaine, les dispositifs moléculaires offrent des perspectives remarquables avec des niveaux de sensibilité et de sélectivité qui ne peuvent pas être atteints avec les matériaux à semi-conducteurs conventionnels. Dans ce contexte, les complexes ou polymères de coordination représentent une classe importante de composés possédant des propriétés de commutation magnétiques, optiques et électrochimiques intéressantes. En particulier, les composés à transition de spin (transition intra-métallique de l'état haut spin vers l'état bas spin) des métaux de transition sont bien adaptés à cette stratégie car ils peuvent être le siège d'une transition réversible du premier ordre avec hystérésis sous l'effet d'une perturbation extérieure (température, pression ou éclairement) impliquant des modifications magnétique, optique et structurale. Dans ces travaux de thèse, des matériaux susceptibles de présenter des propriétés de bistabilité avec hystérésis autour de la température ambiante sont présentés et discutés. Un des objectifs est d'étudier l'évolution de leurs propriétés en fonction de la taille et de valoriser ces matériaux. Pour cela, ces composés ont été nano-structurés. Ainsi nous avons élaboré des nanoparticules à base de composé à transition de spin par différentes voies de synthèse et réalisé des films minces et des nanostructures de ces matériaux par des méthodes de lithographie douce et de lithographie électronique. Pour caractériser les propriétés de ces nouveaux objets, nous nous sommes orienté vers l'utilisation de nouvelles techniques de détection optiques et en particulier vers des techniques qui permettent la mesure de la variation du changement d'indice optique de ces matériaux, à savoir, des mesures de la variation des plasmons de surface lorsque des couches minces bistables de ces composés sont mises au contact de surface d'or et des mesures de variation de l'efficacité de diffraction à partir de réseaux de motifs de tailles micro- et nanométriques. Par ailleurs, une méthode basée sur la variation de l'intensité de fluorescence d'un fluorophore sélectionné et intégré au sein de composé mixte (composé à transition de spin - fluorophore) a également été développée. L'ensemble de ces méthodes concourt à pouvoir détecter un objet unique de taille nanométrique
The dissertation is devoted to the preparation of some nanoobjects based upon spin crossover complex [Fe(hptrz)3](OTs)2 (where hptrz is 4-heptyl-1,2,4-triazole), their morphology and properties study. By reaction in reverse microemulsions the spin crossover nanoparticles of 35-70 nm in size and with a different aggregation rate were obtained. The lust was achieved varying the quantities of reagents and water in micellar system. Different approaches toward nano- and microobjects of the complex in homogeneous media were developed. It was found that a direct reaction between salt and ligand, depending on the solvent and the stabilizer, can result in nanoparticles of different size and morphology. The method of complex precipitation allowed to obtain the small nanoparticles with a size related effect. The thin films with spin crossover were elaborated by deposition of the complex from its solution in chloroform. This complex was also structured onto surface by means of soft lithography. Spin transition in these nanoobjects onto surface was studied by UV spectroscopy. Optical diffraction and delocalized plasmon resonance were firstly used for the detection of spin state change in 35 nm film, and also for the detection of methanol. The fluorescent approach permitted to follow the spin crossover phenomenon in a single nanoobject

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Boucher, Aude-Claire. "Recherche de catalyseurs peu sensibles à la présence de monoxyde de carbone pour piles à combustible PEMFC alimentées en gaz de reformage". Poitiers, 2002. http://www.theses.fr/2002POIT2291.

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Abstract (sommario):

Le but de ce travail était de préparer des catalyseurs bimétalliques à base de platine destinés à la préparation d'anodes pour piles à combustible alimentées en hydrogène provenant de gaz de reformage et donc contenant quelques ppm de monoxyde de carbone. Le CO empoisonne le platine qui sert traditionnellement d'anode à ce type de pile ce qui provoque une chute de ces performances. L'addition d'étain permet de diminuer le potentiel d'oxydation du CO et de rendre le catalyseur moins sensible à ce poison. Un nouveau mode de préparation de catalyseurs Pt-Sn, présentant une bonne tolérance au monoxyde de carbone, a été mis au point au cours de cette thèse. Ce matériau est constitué de particules nanométriques (environ 2 nm) homogènes constituées uniquement de la phase Pt3Sn. Ce catalyseur a finalement été testé comme anode de pile à combustible. Il s'empoisonne moins que le catalyseur PtSn(3:1)/C E-TEK et possède une bonne stabilité
The aim of this work was to prepare and to characterize platinum-based bimetallic catalyst before testing their electrocatalytic activities, as fuel cell anode, in presence of some ppm of carbon monoxide. In order to avoid platinum poisoning, another metal such as tin is added. This process results in a material more tolerant to CO. A supported Pt-Sn catalyst was prepared by a chemical route, using a platinum carbonyl complex. This material was characterized by physical and chemical methods which indicate that it is constituted of nanostructured Pt3Sn particles. These particles have a narrow distribution size with a mean diameter of approximately 2 nm. Its activity towards CO, particularly in fuel cell conditions, was compared with an analogue commercial catalyst. This electrochemical study shows that the catalyst prepared from the carbonyl precursor is less sensitive to CO than the commercial one

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Lechevallier, Séverine. "Synthèse et caractérisation de nanoparticules luminescentes à base de lanthanides : vers de nouveaux bio-marqueurs". Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/2637/.

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Abstract (sommario):

Ce travail concerne la mise au point de nanoparticules (NPs) luminescentes utilisables comme bio-marqueurs. Des nanoparticules inorganiques ont été synthétisées, dans lesquelles l'ion luminescent (Eu3+ pour la plupart des mesures) est introduit en substitution dans une matrice oxyde. Des nanoparticules de LnOHCO3:Eu3+ (Ln = Y ou Gd), de Ln2O3:Eu3+, de Ln2O3S:Eu3+ et de SiO2 :Eu3+ ont été caractérisées avec les techniques ATG, DRX-WAXS, TEM, IR et photoluminescence (PL). La précipitation contrôlée en présence d'urée est la voie qui a été optimisée pour obtenir des NPs sphériques et monodisperses en taille (150±15 nm). Ces particules d'hydroxycarbonate de lanthanide amorphes peuvent être utilisées comme marqueurs luminescents, telles quelles, ou après leur conversion en oxyde ou en oxysulfure. Pour les particules de SiO2:Eu3+ , c'est la synthèse par pyrolyse d'aérosol qui a été employée. Ces particules sont sphériques d'un diamètre moyen de 350 nm. Dans un second temps, les NPs inorganiques ont été modifiées en surface, par réaction avec des alcoxysilanes, afin d’y greffer des fonctions amines réactives. Plusieurs voies de modification ont été explorées : avec APTES (aminopropyltriethoxysilane), avec TEOS (tetraethoxysilane) puis APTES ou avec le mélange TEOS+APTES. Les mêmes techniques de caractérisation ont été appliquées aux particules modifiées, ainsi que l'analyse chimique, la RMN du solide et l'XPS. Des mesures de DLS et potentiel. Des NPs en suspension dans l'eau ont été réalisées, ainsi que l'évaluation du nombre de NH2 accessibles par le couplage avec FITC (fluorescéine isothiocyanate). La modification directe de l'oxyde (Y2O3, Gd2O3) par APTES est la voie la plus favorable, et permet de greffer une couche d'environ 1 nm d'épaisseur, homogène à l'observation par TEM et présentant le plus grand nombre de NH2 accessibles. Finalement, pour progresser vers les applications de marquage luminescent en milieu biologique, la luminescence des particules a été observée et analysée : -au spectrofluorimètre, après leur dispersion dans l'eau -au microscope de fluorescence, sur lame de verre, sous excitation en bande large -au microscope confocal, sous excitation laser, après internalisation des particules dans des cellules cancéreuses -au cytomètre de flux
This work deals with the development of luminescent nanoparticles (NPs) suitable as bio-labels. Inorganic NPs have been synthesized, in which luminescent ion (Eu3+ in most of cases) is substituting ions of the oxide host matrix. NPs of Ln(OH)CO3:Eu3+ (Ln = Y or Gd), Ln2O3:Eu3+, Ln2O2S:Eu3+ and SiO2:Eu3+ have been characterized by the way of TGA, WAXS-XRD, TEM, IR and photoluminescence (PL) techniques. The controlled precipitation using urea as precipitating agent is the way chosen and optimized to obtain spherical and monodispersed in size (150±15 nm) NPs. These particles of amorphous lanthanide hydroxycarbonate can directly be used as luminescent bio-labels or after their conversion in oxide or oxysulfide. For the silica particles, the synthesis by aerosol pyrolysis has been used. The obtained particles are spherical with a main diameter of 350 nm. In a second step, the surface of the inorganic NPs has been modified, in order to graft aminoreactive functions. Several modification ways have been explored: with APTES (aminopropyltriethoxysilane), with TEOS (tetraethoxysilane) and then APTES, or with a TEOS/APTES mixture. The same characterizations techniques have been applied to the modified particles, and chemical analysis, solid state NMR and XPS. DLS and. -potential of the NPs dispersed in water have also been measured. These analyses have been completed by the evaluation of the number of accessible amine functions by coupling with FITC (fluoresceine isothiocyanate). The direct modification of oxides (Y2O3 or Gd2O3) with APTES is the best way, and an homogenous layer of 1 nm with a high number of accessible amine can be graft. Finally, to move toward luminescent bio-labelling in biological medium, the luminescence of the NPs has been observed and analyzed using: -A spectrofluorimeter, after their dispersion in water -A fluorescence microscope, on glass slides, under broad band excitation -A confocal microscope, under laser excitation, after their internalisation in cancer cells -A flow cytometer

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Guillet, Yannick. "Dynamique de la réponse optique non-linéaire ultra-rapide d'une assemblée de nanoparticules d'or". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00273002.

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Abstract (sommario):

Les matériaux nanocomposites étudiés sont constitués de nanoparticules d'or dispersées aléatoirement au sein d'une matrice de silice. Ils possèdent une forte réponse optique non-linéaire, qui s'explique par la résonance de plasmon de surface (RPS). Lorsque la fraction volumique en or augmente, les interactions électromagnétiques ainsi que les échanges thermiques entre nanoparticules ne sont plus négligeables. L'étude expérimentale de leur influence peut se faire en utilisant des lasers impulsionnels.

Nous rappelons tout d'abord les caractéristiques de la réponse optique linéaire de ces matériaux. Puis nous détaillons le modèle numérique qui permet de simuler leur réponse suite à une excitation subpicoseconde. Nous présentons ensuite le dispositif pompe-sonde femtoseconde résolu spectralement développé dans l'équipe pour réaliser les études expérimentales. Enfin, nous mettons en évidence un processus d'excitation sélective dû aux interactions électromagnétiques et dont l'influence domine celle des échanges thermiques entre nanoparticules.

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Buffet, Pierre-Emmanuel. "Évaluation du risque environnemental des nanoparticules métalliques : biodisponibilité et risque potentiel pour deux espèces clés des écosystèmes estuariens". Nantes, 2012. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=4222b036-2cc9-45e7-a146-038b3361bae3.

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Abstract (sommario):

L'avènement des nanotechnologies conduit à l'augmentation de la production de nanoparticules qui pourraient être libérées dans l'environnement. Les nanoparticules métalliques sont utilisées dans diverses applications commerciales (bactéricides, protection UV, imagerie médicale) et leur toxicité est une source de préoccupation. Le but de ce travail a été d'évaluer le devenir de nanoparticules métalliques (Ag, Au, CuO, Cd, ZnO) dans l'environnement marin ainsi que leurs effets sur deux invertébrés marins endobenthiques : le bivalve Scrobicularia plana et le ver Hediste diversicolor en utilisant un ensemble de biomarqueurs à différents niveaux d'organisation biologique (comportement, réponses biochimiques et génotoxicité). Les effets ont été évalués après l'exposition à différentes sources environnementales (eau, nourriture, sédiments indépendamment ou en combinaison dans des mésocosmes). Dans un certain nombre de cas, ce travail révèle un effet toxique des nanoparticules qui n’est pas dû au métal constitutif mais directement aux propriétés nanoparticulaires. Les résultats montrent que les biomarqueurs sont des outils prometteurs pour évaluer l'écotoxicité des nanoparticules et pourrait être utilisés pour améliorer l'évaluation des risques
The advent of nanotechnologies is leading to the increase production of nanoparticles which could be released in the environment. Metal nanoparticles are used in a variety of commercial applications (bactericides, UV protection, medical imaging) and their toxicity is a source of concern. The aim of this work was to evaluate the fate of metal-bearing nanoparticles (Ag, Au, CuO, Cd, ZnO) in the marine environment and their effects on two marine endobenthic species : the bivalve Scrobicularia plana and the worm Hediste diversicolor by using a set of biomarkers at different levels of biological organization (behaviour, biochemical responses and genotoxicity). Effects were evaluated after exposure to different environmental sources (water, food, sediment independently or combined in mesocosms). In a number of cases, our work revealed a toxic effect of nanoparticles which is not due to the constituent metal but directly to the nanoproperties. Results show that biomarkers are promising tools to evaluate the ecotoxicity of nanoparticles and could be used to improve risk assessment

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Palpant, Bruno. "Effets de taille dans la réponse optique d'agrégats de métaux nobles en matrice : étude expérimentale et interprétation théorique". Lyon 1, 1998. http://www.theses.fr/1998LYO10214.

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Abstract (sommario):

Les agregats de metaux nobles presentent des proprietes optiques specifiques, caracterisees par l'oscillation collective des electrons de conduction, ou resonance de plasmon de surface, sous l'effet de la lumiere incidente. Ses proprietes dependent de la taille des particules. Le but de cette these est la mise en evidence experimentale et l'interpretation de cette dependance. Dans un premier temps, nous presentons les techniques actuelles d'elaboration de materiaux constitues d'agregats metalliques noyes en matrice transparente. Ensuite, les notions theoriques de base et les modeles phenomenologiques devolus a l'interpretation de la reponse optique de nanoparticules sont introduits. Dans le chapitre 2, nous presentons notre technique d'elaboration, consistant a deposer simultanement sur un substrat les agregats (produits par vaporisation laser) et la matrice. Nous examinons ensuite les resultats des diverses techniques de caracterisation (alpha-step, rbs, met, diffraction et diffusion de rayons x) que nous avons mises en uvre pour determiner l'epaisseur, la composition et la morphologie des couches minces. Le chapitre 3 est consacre a l'etude experimentale de la reponse optique de ces materiaux, par des mesures en ellipsometrie (determination des indices optiques) et en spectrometrie d'absorption. Les effets de taille sont mis en evidence, ainsi que la difference de comportement entre les agregats d'or et d'argent. Les modeles presentes au chapitre 1 sont testes. Dans le chapitre 4, les effets de taille sont interpretes a la lumiere de calculs quantiques dans le formalisme de la tdlda, mettant en evidence l'influence des electrons de cur, de la matrice et de sa porosite sur la resonance de plasmon de surface. Enfin, le dernier chapitre est consacre a l'etude du couplage plasmon-phonon, du point de vue energetique (experiences de spectroscopie raman basse frequence) et dynamique (experiences de spectroscopie laser pompe-sonde en regime femtoseconde).

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Ider, Mina. "Elaboration et caractérisation des nanomatériaux à base de métaux nobles". Thesis, Le Mans, 2017. http://www.theses.fr/2017LEMA1022/document.

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Abstract (sommario):

Dans ce travail de thèse, la synthèse de nanoparticules d'argent (Ag) est réalisée par une méthode simple, efficace et rapide basée sur la réduction du nitrate d'argent (AgNO3) dans un milieu organique (éthanol) sous chauffage par irradiation micro-ondes (MW) pendant quelques secondes en présence d'une émulsion aqueuse de copolymère latex. Les expériences ont été effectuées soit de manière séquentielle en faisant varier les paramètres expérimentaux les uns après les autres (approche classique) ou bien en moyennant la méthodologie des plans d'expérience qui sert à varier simultanément ces conditions expérimentales dans le but à la fois d'optimiser et d'évaluer l'impact de ces facteurs sur les propriétés physico-chimiques des particules produites. L'objectif est d'arriver à préparer un maximum de concentration en nanoparticules d'argent avec un minimum de concentration en copolymère latex et en AgNO3. Les nanoparticules préparées sont trouvées extrêmement stables en solution colloïdale avec des distributions de taille très étroites, ce qui confirme la qualité élevée et le diamètre uniforme des nanoparticules obtenues par l'approche de synthèse micro-ondes. Ceci pourrait être probablement dû à l'effet de stabilisation produit par les molécules du latex, qui est un bon environnement pour contrôler efficacement la croissance de nanoparticules métalliques d'argent. En tant que principal objectif d'une telle réalisation de la synthèse de nanoparticules d'argent par la méthode MW ouvre la voie à l'exploitation d'effets plasmoniques de surface dans des réactions photocatalytiques en utilisant des structures semi-conductrices bien définies (Bi2O3, In2O3, TiO2...)
In this thesis work, the synthesis of silver nanoparticles (Ag) is carried out by a simple, efficient and fast method based on the reduction of silver nitrate (AgNO3) in an organic medium (ethanol) under heating by micro irradiation (MW) for a few seconds in the presence of an aqueous emulsion of latex copolymer. The experiments were performed either by varying the experimental parameters one after the other (classical approach) or by means of the experimental design methodology which serves to vary simultaneously these experimental conditions in order to both optimize and evaluate the impact of these factors on the physicochemical properties of the nanoparticles. The main goal is to prepare a maximum concentration of silver nanoparticles with a minimum concentration of latex copolymer and AgNO3. The prepared nanoparticles were found to be extremely stable in colloidal solution with very narrow size distributions, which confirms the high quality and the uniform diameter of the nanoparticles obtained by the microwave synthesis approach. This could possibly be due to the stabilizing effect produced by the latex molecules, which is a good environment for effectively controlling the growth of metallic silver nanoparticles. As the main objective of such realization of the silver nanoparticle synthesis by the MW method opens the way to the exploration of surface plasmonic effects in photocatalytic reactions using well-defined semiconducting structures (Bi2O3 , In2O3, TiO2 ...)

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Tesi sul tema "Nanoparticules métaux"

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