Electrosynthèse de nanoparticules métalliques en milieu liquide ionique supramoléculaire

Electrosynthesis of metallic nanoparticles in self-organized ionic liquid medium

• Auteur / Autrice : Jean-Moïse Suisse
• Direction : Laurent Douce
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Synthèse et physico-chimie des matériaux moléculaires
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie organométallique supramoléculaire

Imidazolium -- Composés

Liquides ioniques

Résumé

La première partie de cette thèse décrit comment l'introduction de groupements alkoxyphényles en position 1 et 3 d'une unité imidazolium induit des propriétés supramoléculaires à ce matériau liquide ionique. L'étude s'intéresse à l’évolution des propriétés mésomorphes en fonction des modifications structurales apportées (longueur de la chaîne aliphatique) en s'appuyant sur une caractérisation complète des phases cristal liquides (microscopie optique à lumière polarisée, calorimétrie différentielle, diffraction de rayons X). Nous nous sommes également intéressés à l'activité catalytique du complexe de palladium II obtenu à partir de la forme déprotonnée de l'un de nos ligands imidazolium. De surcroît, nous avons mesuré la mobilité des porteurs de charge au sein de la mésophase. La partie mésogène des dérivés cationiques a été ajustée pour créer de nouveaux cristaux liquides ioniques fonctionnels, en vue de l'électrosynthèse de nanopaticules métalliques (par introduction de cyanométallates). La deuxième partie de cette thèse s'intéresse donc à l'électrocristallisation de nanoparticules d'or et d'argent en milieu liquide ionique auto-organisé. Les études montrent notamment qu'il est possible d'utiliser l'architecture supramoléculaire d'une mésophase pour influencer la morphologie des dépôts obtenus par électroréduction. Cette thèse présente enfin une nouvelle voie pour la synthèse de nanoparticules métalliques offrant un meilleur contrôle sur le processus de réduction que les méthodes chimiques traditionnelles.

The first section of this thesis describes the synthesis of a new family of ionic liquid crystalline compounds based on imidazolium cations. The study focuses mainly on the mesomorphic behavior of these materials as a function of the molecule backbone (alkyl tail length). All compounds were fully characterized by polarizing optical microscopy, differential scanning calorimetry and X-ray diffraction studies. We report also the synthesis, lamellar crystal structure and catalytic activity of the palladium (II) complex of the (deprotonated) carbene form of one of these salts. In addition, we measured the charged carrier mobilities in the mesophase. The molecular design of our ionic liquid crystalline materials has then been modified to incorporate cyanometallate to endow the products with electrochemical properties. The second section of this thesis is devoted to the development of a new route for the preparation of metallic nanoparticles by electrocrystallization. This approach allow direct and accurate control of the reduction process, of the size of the nanoparticles and of their density of nucleation on the substrate. Of particular significance is the demonstration herein that the supramolecular structure of the liquid-crystal phase can be used to influence the morphology of metal nanoparticles deposited by electrochemical reduction.