Agrégats et Réactivité

L’équipe étudie le lien structure/réactivité dans les agrégats mono- et bi-métalliques supportés dans le but de combler le « material gap » et le « pressure gap » en catalyse hétérogène.

Deux types d’agrégats  sont étudiés.

• Les premiers (quelques atomes à 4 nm) sont synthétisés par dépôt d’atomes sous ultravide sur des films ultramince (0.5 nm) d’alumine nanostructurée obtenus par oxydation à haute température d’une surface Ni₃Al(111).  On obtient ainsi des réseaux hexagonaux d’agrégats ayant une très faible dispersion en taille (Dn/n=1/√n, n étant le nombre d’atomes dans l’agrégat). Dans le cas d’agrégats bimétalliques la composition est ajustable dans toute la gamme de taille. Les agrégats sont caractérisés in situ par STM, XPS, GISAXS et GIXD.
• Les agrégats du deuxième type (2 à 10 nm) sont synthétisés par voie chimique en phase liquide par réduction de complexes métalliques en présence de surfactants. La dispersion de taille est faible (10%), la morphologie peut être contrôlée. Les agrégats bimétalliques sont soit homogènes ou de type cœur/coquille. La croissance des nanoparticules  préparées par voie chimique est étudiée in situ par TEM en utilisant une cellule à liquide en graphène ou en nitrure de silicium. Leur structure est étudiée par HRTEM.

La réactivité des agrégats en fonction de leur taille, leur morphologie et leur composition est étudiée par adsorption de gaz (CO, O₂, H₂, NO…) et par réaction bimoléculaire (CO+O₂, CO+NO….) en fonction de la pression (de l’ultravide à la pression atmosphérique).

De l’ultravide (10^-10 mbar) à 10^-6 mbar la réactivité est étudiée in situ par une technique de jet moléculaire pulsée (MBRS).

En moyenne pression (10^-6 à 10 mbar) on utilise la spectrométrie de masse et l’AP-XPS (au synchrotron). A haute pression (10 mbar à 1bar) on utilise la chromatographie en phase gazeuse (GC) et la plasmonique directe (LSPR) ou indirecte (INPS : indirect nanoplasmonic sensing).