Metal based nanoparticules synthesis for catalysis with Lewis bases in colloidal suspension
Synthèse de nanoparticules contenant des métaux pour la catalyse assistée par des bases de Lewis en suspension colloïdale
Résumé
In this work, we synthesised copper based and gold nanoparticles to produce a catalytic activity in combination with a molecular Lewis base in colloidal suspension. A bibliographic research, showed the potential of using a sterically hindered tertiary phosphine to obtain a “Frustrated Lewis Pair” type of interaction with the nanoparticle surface (Chapter 1). Previous works unveiled that the formation of an oxide shell could explain the lack of stability of copper nanoparticles toward tertiary phosphine (Chapter 2). To prevent its formation, the nanoparticles were washed under inert atmosphere. The oxide was still detected and the nanoparticles were subject to leaching. Mechanistic study suggest that water could be responsible for oxidation formation (Chapitre 3). A new procedure to sulfurize copper nanoparticles was developed but the nanoparticles obtained were unstable toward tertiary phosphines (Chapter 4). A new synthesis of N-heterocyclic carbene stabilized copper nanoparticles using more accessible and oxygen free precursors was proposed and delivered nanoparticles that are both oxide free and stabilized by very strong ligands (Chapter 5). The synthesis mechanism was studied in details. The influence of phosphine on the catalytic activity of gold for reduction and hydrogenation in colloidal suspension were assessed (Chapter 6).
Dans ces travaux, nous avons synthétisé des nanoparticules contenant du cuivre et de l’or dans le but de créer une synergie avec une base de Lewis moléculaire lors de réactions catalytiques en suspension colloïdale. Une étude de la bibliographie, a mis en lumière l’intérêt d’utiliser une base de Lewis forte supplémentaire et encombrée pour réaliser une interaction de type « Paire de Lewis Frustrée » avec la surface de la nanoparticule (Chapitre 1). Des travaux antérieurs ont montré que la formation d’une couche d’oxyde pourrait expliquer l’instabilité des nanoparticules de cuivre vis-à-vis de phosphines tertiaires (Chapitre 2). Pour empêcher sa formation les nanoparticules ont été lavées sous atmosphère inerte (Chapitre 3). De l’oxyde est détecté et les nanoparticules sont sujettes au mécanisme de lixiviation. Le mécanisme de synthèse suggère que l’eau pourrait être responsable de la formation de l’oxyde. Nous avons développé un nouveau protocole de sulfuration de nanoparticules de cuivre. Ces nanoparticules sont instables vis-à-vis des phosphines tertiaires (Chapitre 4). Une nouvelle synthèse de nanoparticules de cuivre stabilisées par des carbènes N-hétérocycliques, utilisant des précurseurs plus accessibles que dans la littérature et sans oxygène, a été proposée et a permis d’obtenir des nanoparticules dépourvues d’oxyde et stabilisées par des ligands très forts. Le mécanisme a été étudié dans le détail (Chapitre 5). L’influence de phosphines sur les propriétés catalytiques de l’or en solution colloïdale pour des réactions de réduction et d’hydrogénation a été évaluée (Chapitre 6).
Origine : Version validée par le jury (STAR)