Interfacial Synthesis of Metal Nanoparticles in Soft Matter Systems

Depuis les dernières décennies, il y a un intérêt grandissant pour les nanoparticules (NPs) métalliques. Il a été découvert par exemple que les nanoparticules d’or sont étonnamment d’excellents catalyseurs, au contraire de ce qui était attendu, grâce à leur haute proportion en atomes de surface. Ces derniers sont sous-coordonnés et ont donc une énergie plus élevée qui leur confère des propriétés catalytiques très intéressantes. Elles peuvent également catalyser un grand nombre de réactions chimiques en utilisant des conditions dites « douces » – température ambiante et en solution aqueuse. Ainsi, ces nanoparticules sont particulièrement étudiées pour le développement de procédés chimiques « verts » pour remplacer les procédés traditionnels plus chers et/ou plus polluants. Cependant, l'utilisation directe de ces particules en solution nécessite des procédés de séparation complexes et coûteux, sans compter que ces particules risquent une agglomération et une désactivation progressive (perte de leur pouvoir catalytique). Pour éviter ces inconvénients, une immobilisation des nanoparticules sur ou à l’intérieur d’un support est requis, ce qui entraîne toutefois son lot de problèmes. L’immobilisation est souvent une étape complexe et/ou coûteuse, qui peut également mener à une réduction des performances catalytiques. Un type de support prometteur pour éviter certaines de ces problématiques sont les hydrogels. Ces derniers peuvent facilement immobiliser les particules tout en conservant des propriétés de diffusion similaires aux liquides avec un comportement mécanique qui s’apparente aux solides. La diffusion est toutefois limitée dans le volume du gel, ralentissant ainsi la réaction puisque les réactifs doivent diffuser jusqu’aux nanoparticules catalytiques immobilisées à même le volume de l’hydrogel. Ce projet de recherche se concentre à fournir des réponses à ces limitations : nous cherchons à immobiliser les nanoparticules à l’interface de l’hydrogel afin d’éliminer les problèmes d’accessibilité et d’immobilisation. Cependant, cela conduit à de nouvelles problématiques, telles que la réduction des propriétés catalytiques des nanoparticules ou bien à un mauvais ancrage des particules, suivi de leur perte ultérieure. L'objectif principal de ce projet est donc de développer et d’optimiser la synthèse de nanoparticules à l’interface de gels, d’émulsions et de supports en polymère.