Nanostructuration de ferrites de cobalt CoxFe3-xO4 : Effets sur la catalyse et la détection de gaz polluants

Nanostructuration of Cobalt Ferrites CoxFe3-xO4 : effects on the catalysis and detection of polluting gas

• Auteur / Autrice : Indira Aritana Fernandes de Medeiros
• Direction : Christine Leroux, Carlson Pereira de Souza
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 05/07/2018
• Etablissement(s) : Toulon en cotutelle avec Universidade federal do Rio Grande do Norte (Natal, Brésil)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mer et Sciences (Toulon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (Marseille ; Toulon ; 2008-….)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Guillaume Eon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christine Leroux, Carlson Pereira de Souza, Suzanne Giorgio, Franck Berger, Joao Fernandes De Sousa, Véronique Madigou, Andre Luis Lopes Moriyama, Madjid Arab
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Suzanne Giorgio

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polluants atmosphériques

Détecteurs de gaz

Catalyse

Matériaux nanostructurés

Cobalt

Ferrites (matériaux magnétiques)

Mots clés libres

Ferrite de Cobalt

Nanocubes

Nanooctaèdres

Cobalt Ferrite

Nanocubes

Nanooctahedrons

Résumé

Différentes méthodes de synthèses ont été mises au point pour contrôler la forme et la composition des nanoparticules. L’effet de la nature et la concentration des surfactants, des solvants, la température et le temps de synthèse a également été étudié. Les poudres ont été caractérisées par diffraction des rayons X et microscopie électronique à transmission, couplée à la spectroscopie d'énergie dispersive. Des propriétés catalytiques et de détection ont été évaluées respectivement en présence de faibles concentrations de CO et de NO2 dans de l’air synthétique.Des nanooctaèdres de CoxFe3-xO4 ( x=1, 1,5 et x = 1,8 ) de 15-20 nm ont été produits par synthèse hydrothermale en utilisant différents surfactants (CTAB, SDS et PVP). Des nanocubes de tailles différentes de CoFe2O4 ont été produits par synthèse solvothermique en utilisant l'oléylamine comme surfactant. La poudre de CoxFe3-xO4 avec x = 1,5 a une activité plus élevée pour la conversion du CO que les nanooctaèdres x=1, et la conversion a lieu à plus basse température dans le cas des nanocubes. Les nanocubes présentent une sensibilité inférieure de détection au NO2 à celle des nanooctaèdres, ce qui indique que les faces {111} sont plus réactives que les faces {100} dans les nanoparticules de ferrites de cobalt.

Different synthesis methods such as hydrothermal, solvothermal and thermal decomposition were developed to control nanoparticles shape and composition. The influence of synthesis parameters such as the nature of surfactants, the solvents, temperature and time of synthesis were also investigated. The powders were characterized by X-ray Diffraction and Transmission Electron Microscopy coupled with Dispersive Energy Spectroscopy. The catalytic and detection properties were evaluated in presence of CO and NO2 in synthetic air. CoxFe3-xO4 (x = 1, 1.5 ) nanooctahedra with 15-20 nm were produced by hydrothermal synthesis using different surfactants (CTAB, SDS and PVP). Nanocubes of CoFe2O4 were successfully obtained by solvothermal synthesis using oleylamine as surfactant. Nanooctahedra of CoxFe3-xO4 with x = 1.5 have higher activity for the CO conversion than those with x=1, and the conversion starts at lower temperature for the nanocubes. The nanocubes show lower sensitivity for the detection of NO2 than the nanooctahedra which indicates that the {111} faces are more reactive than the {100} ones in cobalt ferrites nanoparticles.