Dispersions de nanoparticules magnétiques de type coeur-coquille MFe2O4@g-Fe2O3 dans des solvants polaires : réactivité électrochimique et rôle de l'interface oxyde/solution sur les propriétés colloïdales
Auteur / Autrice : | Cleber Lopes Filomeno |
Direction : | Emmanuelle Dubois, Francisco Augusto Tourinho |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie Physique et Chimie Analytique |
Date : | Soutenance le 14/12/2015 |
Etablissement(s) : | Paris 6 en cotutelle avec Universidade de Brasília. Fundação de Empreendimentos Científicos e Tecnológicos |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : PHysicochimie des Electrolytes et Nanosystèmes InterfaciauX |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Julian Oberdisse, Elisabeth Andreoli De Oliveira, Sophie Cassaignon, Christophe Chassénieux, Sarah Issabel Alves, Tais Augusto Pitta Garcia Cotta, Alex Fabiano Cortez Campos |
Mots clés
Résumé
Les dispersions de nanoparticules magnétiques (NPs) dans les solvants polaires sont utilisées dans de nombreuses applications dans des domaines variés, du biomédical à l'environnement ou à l'énergie. Aussi appelés ferrofluides (FFs), ces systèmes sont des dispersions de ferrites spinelle magnétiques pouvant être stabilisées par des répulsions électrostatiques. Cela nécessite une bonne compréhension de l'interface NPs/solvant porteur, qui contrôle les interactions entre NPs, la nanostructure et de nombreuses autres propriétés. Nous étudions ici en milieu aqueux la réactivité électrochimique de particules c¿ur/couronne de type MFe2O4@ Fe2O3 (M = Fe,Co,Mn,Cu,Zn), espèces électroactives non conventionnelles. La voltammétrie à signaux carrés et la coulométrie à potentiel contrôlé permettent d'étudier la coquille de maghémite ( Fe2O3), dont le rôle est la protection de l'oxyde mixte du c¿ur en milieu acide. D'autre part, un nouveau procédé d'élaboration de dispersions dans les solvants polaires, testé dans l'eau, est appliqué au diméthylsulfoxide (DMSO). A partir du point de charge nulle des NPs, un ajout connu d'acide ou de base permet de contrôler la charge des NPs, la nature des contreions et la quantité d'électrolyte libre. Des dispersions stabilisées par des répulsions électrostatiques sont obtenues dans le DMSO. La diffusion de rayons X aux petits angles et la diffusion dynamique de la lumière sont utilisées pour comprendre la nanostructure et quantifier les interactions entre particules. De forts effets spécifiques liés aux ions sont mis en évidence ainsi que le rôle de l'interface solide liquide, en particulier sur les propriétés de thermodiffusion.