5.2.1 Les principales voies de synthèse
Il existe dans la littérature de nombreux types de synthèses colloïdales, basées sur la du tio d u sel de plati e. La plupa t des s th ses utilise t u te sio-actif afin de stabiliser les tailles des particules et les solutions colloïdales.
La nanoencapsulation67
La nanoencapsulation, telle que la synthèse de Bönnemann68, est une méthode de
synthèse qui utilise des agents réducteurs jouant aussi le rôle de tensio-actifs.
Les méthodes de microémulsion water in oil69-71
Différents tensio-actifs peuvent être utilisés, tels que les tensio-actifs ioniques, dont les têtes polaires sont dissociables comme le bis (2-éthylhexyl)sulphosuccinate (AOT) de sodium ou de cuivre, ou des tensio-actifs non ioniques, amphiphiles dont les têtes polaires ne portent pas de ha ges le t i ues, ais u g a d o e de ol ules d eau fo te e t li es. Les plus couramment utilisés sont les poly(éthylène glycol)dodécyléther. La microémulsion est utilisée comme un milieu permettant la formation de nombreux microréacteurs (les nanogouttelettes d eau da s les uelles les sels talli ues so t dissous pou o te i les a opa ti ules par ajout d u age t réducteur. Le tensio-actif se fixe ensuite sur le métal afin de constituer une solution colloïdale.
La synthèse polyol72
Cette voie de synthèse ne nécessite pas de tensio-actif. Les propriétés réductrices du solvant polyol pe ette t l o te tio du tal sous fo e de a opa ti ules et ses propriétés acido-basiques lui confèrent la possibilité de stabiliser la suspension de nanoparticules.
L’i sta t ethod73, 74
Elle est effe tu e e ilieu asi ue pa le passage d o de de plati e o e i te diai e réactionnel. Cette s th se p se te l a a tage de essite i t aite e t the i ue, i utilisation de tensio-actif.
Les catalyseurs préparés dans le cadre de ces travaux ont tous été obtenus par voie colloïdale (microémulsion water in oil et synthèse polyol).
Les deu tapes i po ta tes au ou s d u e s th se de a opa ti ules so t l tape de nucléation (ou de germination) et l tape de oissa e des germes. Les mécanismes de ces deux
5.2.1.1 La nucléation
Lors de la synthèse de particules métalliques, la première étape est la nucléation. Les travaux de LaMer et al. réalisés en 1950,75 ont permis de décrire cette étape de la synthèse des
a opa ti ules. La u l atio est l tape au ou s de la uelle la ou elle esp e oha ite a e le réactif. Cette étape se produit pendant le déséquilibre thermodynamique. La formation de la phase stable se fait de a i e t s lo alis e pa l appa itio de ge es solides76 qui doivent
atteindre une taille suffisante appelée « taille critique » au-delà de laquelle le rapport du volume sur la surface est suffisamment important pour que les particules soient stables. La nucléation peut être décrite par trois étapes.
La première tape est appel e tape d i u atio . La solutio est tasta le et des flu tuatio s lo ales de o e t atio s p oduise t. Des ge es appa aisse t et dispa aisse t continuellement.
La se o de tape est appel e u l atio à l tat uasi-stationnaire. A ce stade, des particules stables, ayant atteint la taille critique, sont produites de manière constante.
Lors de la troisième et dernière étape, le taux de nucléation diminue du fait de la chute de concentration de sel métallique. Le nombre de particules dans le système devient alors constant. Au te e de la de i e tape, le tau de u l atio de ie t gligea le. L tape sui a te de la s th se des a opa ti ules est l tape de oissa e.
5.2.1.2 La croissance
Lors de cette étape, différents phénomènes entrent en jeu :
Des germes peuvent entrer en collision puis ensuite fusionner, réduisant ainsi les tensions de surface dues à la faible taille des particules ;77
De petits germes, à proximité de particules de tailles plus importantes, vont disparaître au profit de cette particule. Ce phénomène est appelé mûrissement d Os ald ;78
Une réduction spontanée de platine ionique sur une particule préexistante est envisageable.79
La croissance est arrêtée par la diminutio du o e d esp es e solutio et/ou pa u e adso ptio d u te sio-a tif su le istal. La itesse, le ode et le t pe d a t de la oissa e influencent de manière importante la morphologie des particules, les contraintes internes, la taille des particules et les domaines de surface.80
5.2.2 Dépôt des nanoparticules de platine sur le support carboné
Les interactions permettant le dépôt des nanoparticules de platine sur le support carboné sont des interactions électrostatiques de type Van der Waals.81 Le dépôt du platine est réalisé par
le la ge d u e dispersion de nanoparticules métalliques en suspension et du support carboné. Le hoi du sol a t est le poi t l d u e o e dispe sio du plati e su le suppo t a o . Les charges de surface, liées au potentiel zêta, doivent être de signes opposés entre le support et le catalyseur pour obtenir une bonne dissémination sur le support.18, 82
D aut es pa a t es so t à p e d e e o pte lo s du d pôt de pa ti ules de plati e su du a o e e suspe sio tels ue la te p atu e, l agitatio a i ue, la ha ge des pa ti ules en suspension et la dispersion du support carboné.