Etude du comportement en solution de nanoparticules d'oxyde de zinc préparées par voie organométallique : étude du milieu réactionnel, chimie de surface et conditions d'organisation / Carole Pages  

Public ISBD Titre : Etude du comportement en solution de nanoparticules d'oxyde de zinc préparées par voie organométallique : étude du milieu réactionnel, chimie de surface et conditions d'organisation Titre original : Study of of zinc oxide nanoparticules in solution, prepared by an organometallic method Type de document : texte imprimé Auteurs : Carole Pages, Auteur ; Maisonnat, André, Directeur de thèse ; Bruno Chaudret, Directeur de thèse ; Kahn, Myrtil, Directeur de thèse Année de publication : 2007 Langues : Français (fre) Tags : NANOPARTICULES  OXYDE DE ZINC  ORGANOMETALLIQUE  PHYSICO-CHIMIE DES ÉLÉMENTS DE TRANSITION NANOPARTICLES  ZINC OXIDE  ORGANOMETALLIC  PHYSICOCHEMISTRY OF TRANSITION ELEMENTS Résumé : "Ce travail de thèse s'intéresse au comportement en solution de nanoparticules de ZnO préparées par voie organométallique. La synthèse des nanoparticules est réalisée par hydrolyse contrôlée d'un précurseur organométallique, [Zn(c-C6H11)2] (schéma 1). Cette réaction, fortement exothermique, permet d'obtenir directement l'oxyde de zinc. Le contrôle cinétique de la formation des nanoparticules est réalisé par l'introduction dans le milieu réactionnel de ligands (amines et/ou acides carboxyliques à longues chaînes alkyles). Ce travail de thèse présente une étude approfondie du milieu réactionnel par différentes études RMN (1H, 13C {1H}, NOE et DOSY). Ces études montrent que les ligands sont présents dans la sphère de coordination du métal avant la réaction d'hydrolyse. L'existence d'équilibre en solution a été mise en évidence et les valeurs des constantes d'équilibre, K = [ZnCy2][L]/[ZnCy2L] ont été déterminées à température ambiante. Ces études RMN ont été étendues à l'étude de l'état de surface des nanoparticules de ZnO. La stabilisation des nanoparticules par ces ligands a été étudiée. Le mode de coordination des ligands à la surface des nanoparticules, l'existence d'équilibres, les quantités relatives des ligands et les paramètres thermodynamiques de ces équilibres ont été déterminés par différentes techniques comme la RMN et les spectroscopies vibrationnelles (Raman et infrarouge). L'ensemble de ces résultats permet une meilleure compréhension de la genèse et la croissance de ces nanoparticules. Ce travail présente aussi une étude physico-chimique sur les conditions nécessaires à l'organisation en solution de ces nanoparticules. Cette étude montre le rôle essentiel des liaisons faibles de type Van der Waals et hydrogène pour la formation de ces organisations bi- et tri-dimensionnelles. Celles-ci ont été observées à la fois par microscopies électroniques et par diffusion dynamique de la lumière (DLS). Enfin, ce travail de thèse présente une étude préliminaire sur l'utilisation de la réactivité de cette réaction d'hydrolyse en solution pour la formation de couches d'oxydes directement sur une surface. Dans cette étude, différentes techniques de caractérisations ont été utilisées telles l'XPS, l'EDX, le MEB, et IR." "This thesis investigates the solution behavior of ZnO nanoparticles prepared via an organometallic process. The nanoparticles are synthesized by controlled hydrolysis of an organometallic precursor, [Zn(c-C6H11)2] (Scheme 1). This highly exothermic reaction directly yields zinc oxide. Kinetic control of nanoparticle formation is achieved by introducing ligands (amines and/or long-alkyl-chain carboxylic acids) into the reaction medium. This thesis presents a comprehensive study of the reaction medium using various NMR techniques (¹H, ¹³C {¹H}, NOE, and DOSY). These studies demonstrate that the ligands are present in the metal's coordination sphere prior to the hydrolysis reaction. The existence of equilibrium in solution was demonstrated, and the values ??of the equilibrium constants, K = [ZnCy2][L]/[ZnCy2L], were determined at room temperature. These NMR studies were extended to the investigation of the surface state of ZnO nanoparticles. The stabilization of the nanoparticles by these ligands was studied. The coordination mode of the ligands at the surface of the nanoparticles, the existence of equilibria, the relative quantities of ligands, and the thermodynamic parameters of these equilibria were determined using various techniques, such as NMR and vibrational spectroscopies (Raman and infrared). These results provide a better understanding of the genesis and growth of these nanoparticles. This work also presents a physicochemical study of the conditions necessary for the organization of these nanoparticles in solution. This study demonstrates the crucial role of weak Van der Waals and hydrogen bonds in the formation of these two- and three-dimensional structures. These structures were observed using both electron microscopy and dynamic light scattering (DLS). Finally, this thesis presents a preliminary study on utilizing the reactivity of this hydrolysis reaction in solution to form oxide layers directly on a surface. Various characterization techniques were employed in this study, including XPS, EDX, SEM, and IR spectroscopy." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 17/12/2007 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Chimie et Physico-Chimie des Eléments de Transition Localisation : LCC En ligne : https://theses.fr/2007TOU30237 Etude du comportement en solution de nanoparticules d'oxyde de zinc préparées par voie organométallique : étude du milieu réactionnel, chimie de surface et conditions d'organisation = Study of of zinc oxide nanoparticules in solution, prepared by an organometallic method [texte imprimé] / Carole Pages, Auteur ; Maisonnat, André, Directeur de thèse ; Bruno Chaudret, Directeur de thèse ; Kahn, Myrtil, Directeur de thèse . - 2007. Langues : Français (fre) Tags : NANOPARTICULES  OXYDE DE ZINC  ORGANOMETALLIQUE  PHYSICO-CHIMIE DES ÉLÉMENTS DE TRANSITION NANOPARTICLES  ZINC OXIDE  ORGANOMETALLIC  PHYSICOCHEMISTRY OF TRANSITION ELEMENTS Résumé : "Ce travail de thèse s'intéresse au comportement en solution de nanoparticules de ZnO préparées par voie organométallique. La synthèse des nanoparticules est réalisée par hydrolyse contrôlée d'un précurseur organométallique, [Zn(c-C6H11)2] (schéma 1). Cette réaction, fortement exothermique, permet d'obtenir directement l'oxyde de zinc. Le contrôle cinétique de la formation des nanoparticules est réalisé par l'introduction dans le milieu réactionnel de ligands (amines et/ou acides carboxyliques à longues chaînes alkyles). Ce travail de thèse présente une étude approfondie du milieu réactionnel par différentes études RMN (1H, 13C {1H}, NOE et DOSY). Ces études montrent que les ligands sont présents dans la sphère de coordination du métal avant la réaction d'hydrolyse. L'existence d'équilibre en solution a été mise en évidence et les valeurs des constantes d'équilibre, K = [ZnCy2][L]/[ZnCy2L] ont été déterminées à température ambiante. Ces études RMN ont été étendues à l'étude de l'état de surface des nanoparticules de ZnO. La stabilisation des nanoparticules par ces ligands a été étudiée. Le mode de coordination des ligands à la surface des nanoparticules, l'existence d'équilibres, les quantités relatives des ligands et les paramètres thermodynamiques de ces équilibres ont été déterminés par différentes techniques comme la RMN et les spectroscopies vibrationnelles (Raman et infrarouge). L'ensemble de ces résultats permet une meilleure compréhension de la genèse et la croissance de ces nanoparticules. Ce travail présente aussi une étude physico-chimique sur les conditions nécessaires à l'organisation en solution de ces nanoparticules. Cette étude montre le rôle essentiel des liaisons faibles de type Van der Waals et hydrogène pour la formation de ces organisations bi- et tri-dimensionnelles. Celles-ci ont été observées à la fois par microscopies électroniques et par diffusion dynamique de la lumière (DLS). Enfin, ce travail de thèse présente une étude préliminaire sur l'utilisation de la réactivité de cette réaction d'hydrolyse en solution pour la formation de couches d'oxydes directement sur une surface. Dans cette étude, différentes techniques de caractérisations ont été utilisées telles l'XPS, l'EDX, le MEB, et IR." "This thesis investigates the solution behavior of ZnO nanoparticles prepared via an organometallic process. The nanoparticles are synthesized by controlled hydrolysis of an organometallic precursor, [Zn(c-C6H11)2] (Scheme 1). This highly exothermic reaction directly yields zinc oxide. Kinetic control of nanoparticle formation is achieved by introducing ligands (amines and/or long-alkyl-chain carboxylic acids) into the reaction medium. This thesis presents a comprehensive study of the reaction medium using various NMR techniques (¹H, ¹³C {¹H}, NOE, and DOSY). These studies demonstrate that the ligands are present in the metal's coordination sphere prior to the hydrolysis reaction. The existence of equilibrium in solution was demonstrated, and the values ??of the equilibrium constants, K = [ZnCy2][L]/[ZnCy2L], were determined at room temperature. These NMR studies were extended to the investigation of the surface state of ZnO nanoparticles. The stabilization of the nanoparticles by these ligands was studied. The coordination mode of the ligands at the surface of the nanoparticles, the existence of equilibria, the relative quantities of ligands, and the thermodynamic parameters of these equilibria were determined using various techniques, such as NMR and vibrational spectroscopies (Raman and infrared). These results provide a better understanding of the genesis and growth of these nanoparticles. This work also presents a physicochemical study of the conditions necessary for the organization of these nanoparticles in solution. This study demonstrates the crucial role of weak Van der Waals and hydrogen bonds in the formation of these two- and three-dimensional structures. These structures were observed using both electron microscopy and dynamic light scattering (DLS). Finally, this thesis presents a preliminary study on utilizing the reactivity of this hydrolysis reaction in solution to form oxide layers directly on a surface. Various characterization techniques were employed in this study, including XPS, EDX, SEM, and IR spectroscopy." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 17/12/2007 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Chimie et Physico-Chimie des Eléments de Transition Localisation : LCC En ligne : https://theses.fr/2007TOU30237

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