Préparation et caractérisations physicochimiques de nanoparticules de platine à distributions de taille et de forme contrôlées

Preparation and physicochemical characterizations of size and shape controlled platinum nanoparticles

• Auteur / Autrice : Patrick Urchaga
• Direction : Christophe Coutanceau, Stève Baranton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie théorique, physique, analytique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydation électrochimique

Monoxyde de carbone

Platine

Nanoparticules

Électrocatalyse

Résumé

Des nanoparticules de platine non supportées ont été préparées par différentes voies de synthèses colloïdales. Les méthodes mises en œuvre ont permis d’obtenir une collection d’objets de forme variable dans une gamme de taille nanométrique. Différentes techniques de caractérisations ont été utilisées pour la détermination de paramètres comme la taille et la forme (microscopie) ou encore la structure superficielle (électrochimie) des nanocristaux. Ainsi, il a été démontré que les nanoparticules préparées exposent des fractions variables de surface orientées (111) et (100) et de défauts en accord avec leurs formes. L’étude de nanoparticules de platine de formes contrôlées apparait aujourd’hui comme le lien manquant entre les catalyseurs industriels et les surfaces monocristallines. La réaction d’électro-oxydation du monoxyde de carbone a été étudiée afin d’apporter des informations sur les mécanismes mis en jeu à la surface des nanoparticules. Les résultats obtenus mettent clairement en évidence une forte dépendance du signal électrochimique et plus précisément du potentiel d’oxydation à la structure superficielle exposée par les nanoparticules. Enfin, la possibilité d’un nouveau mécanisme à plus bas potentiel sans adsorption dissociative de l’eau a aussi été mise en avant.

Unsupported platinum nanoparticles were prepared by using some different colloidal synthesis procedures. These methods lead to the preparation of a collection of object including a wide range of shape in nanometric scale. Size and shape of nanocrystals were determined by microscopy while superficial structure was obtained by electrochemical methods. It was evidenced that platinum nanoparticles expose variable fractions of surface oriented domains (111) or (100) and defect sites in agreement with the observed shapes. Study of well-defined shaped nanoparticles now appears as the missing link between carbon supported platinum nanoparticles and platinum single crystal surfaces. Carbon monoxide electro-oxidation was studied on these samples in order to give some information about the mechanisms occurring at nanoparticles surface. Results point out a strong effect of the superficial structure of platinum particles on the voltammetric signal and particularly the oxidation potential. Finally, another oxidation mechanism not involving water dissociative adsorption is supposed to occur at lower potential.