Synthesis and Chemical and Morphological Characterization of Ruthenium-Based Nanoparticles

Le développement de sources d'énergie verte, renouvelable avec des rendements élevés, sont nécessaires comme alternatives aux combustibles fossiles. Les piles à combustible à membrane échangeuse de protons et les piles à combustible à méthanol direct sont des candidats prometteurs pour les sources d'énergie fixes et portables. Cependant, l'électrocatalyseur le plus couramment utilisé, le platine (Pt), est dispendieux et la réserve mondiale est limité. En outre, la cinétique des réactions des réductions de l'oxygène et l'oxydation du méthanol sur Pt sont lentes, ce qui entraîne une perte de performance. Par conséquent, trouver un électrocatalyseur alternatif ou réduire la charge de Pt par alliage, et l'amélioration de la performance catalytique, sont d'une grande importance dans la commercialisation de technologies de piles à combustible. Parmi les différents candidats pour les catalyseurs contenant une faible concentration de Pt, les alliages bimétalliques PtRu peuvent répondre aux exigences de performance, tout en réduisant les coûts et en augmentant la durabilité. Notre but est de synthétiser ces catalyseurs en utilisant la méthode de dépôt en phase vapeur, et de réaliser in-situ et ex-situ des analyses pour déterminer en détail la structure et la chimie de la surface, où se fait la catalyse. Par conséquent, cette thèse est divisée en deux phases : d'abord, la préparation et la caractérisation de pures nanoparticules de ruthénium (Ru NPs) déposés sur graphite pyrolytique hautement orienté (HOPG). En combinant cette information avec nos informations précédemment obtenu sur le Pt [1], la deuxième phase comprend la préparation et la caractérisation des alliages de PtRu NPs déposées sur le même substrat. Les Ru NPs fonctionnent comme des catalyseurs efficaces pour des réactions spécifiques, telles que la méthanation et la synthèse de Fischer-Tropsch [2]. Dans la première phase de cette thèse, il est notre but de présenter une caractérisation physique et chimique des surfaces, par spectroscopie de photoélectrons par rayons X (XPS), sensible à la surface, et en utilisant la technique d'analyse des composantes de pics symétriques développée dans notre laboratoire, pour révéler les composants précédemment obscurcis. Les Ru NPs étaient déposés par évaporation (0,25 à 1,5 nm d'épaisseur nominale) sur HOPG.