DS0304 -

Diffraction cohérente pour sonder la structure interne des nanostructures : catalyse et interface – CHARLINE

Résumé de soumission

La catalyse hétérogène des nanomatériaux apparaît comme un moyen efficace pour accélérer le processus catalytique compte tenu du plus grand rapport surface/volume des nanoparticules par rapport à un matériau massif. Un des défis majeurs réside dans le développement d’une catalyse hétérogène avec une sélectivité élevée proche de 100%, ainsi que dans la compréhension des problèmes de durabilité des catalyseurs. Pour faire face à ces problèmes, le projet scientifique jeune-chercheur CHARLINE propose de développer de nouveaux systèmes de caractérisation qui permettent un suivi in situ durant la réaction afin d'optimiser simultanément la réaction et les catalyseurs. L'ambition du projet est d'étudier in situ et operando l'évolution structurelle de nanoparticules catalytiques dans divers milieux gazeux et liquides pendant la réaction en utilisant les capacités uniques de la diffraction cohérente des rayons X (CDI) en condition de Bragg et en milieu synchrotron. Récemment, nous avons réalisé avec succès une première expérience qui a démontré la faisabilité de l’approche, i.e. l’utilisation de la diffraction cohérente des rayons X pour la mesure de nanocatalyseurs de Pt sous flux gazeux. Comme les instruments dédiés à ces mesures avancées ont juste atteint leur fonctionnement en mode utilisateur, ce n’est que maintenant que cette nouvelle technique d’imagerie X peut être appliquée au cours d'une réaction chimique. Des mesures operando de rayons X durant la catalyse ont souvent été effectuées dans des conditions idéales et en moyennant sur un ensemble de particules donnant ainsi, par exemple, des informations macroscopiques sur le facettage. Cette approche souffre d’un manque de transférabilité aux systèmes nanocristallins, où les facettes de chaque nanocristal sont supposées changer au cours de la réaction conduisant à une activité catalytique beaucoup plus élevée des nanostructures. La technique CDI, appliquée in situ et operando, est donc une méthode phare qui permet de sonder les changements structuraux dans des nanocristaux individuels et dans des conditions où, jusqu'à présent, aucune autre technique pouvait sonder les paramètres structuraux pertinents. Le projet ouvrira de nouveaux horizons dans le domaine de la catalyse hétérogène en sondant la structure de nanocatalyseurs et en utilisant les capacités uniques de la cohérence des rayons X en milieu synchrotron. Des outils ex situ de caractérisation locale, comme la sonde atomique tomographique et la microscopie électronique en transmission, seront utilisés comme complément pour résoudre spatialement les états de déformation, la ségrégation et/ou la composition à l'échelle atomique.

Coordination du projet

Marie-Ingrid RICHARD (Institut des matériaux de microélectronique et des nanosciences de Provence)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IM2NP Institut des matériaux de microélectronique et des nanosciences de Provence

Aide de l'ANR 275 028 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2016 - 48 Mois

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