Étude des mécanismes de stabilisation de nanoparticules de ZrO2 quadratique en milieux fluides supercritiques

Abstract

Afin d’expliquer la stabilisation de nanoparticules de ZrO2 de structure quadratique dans des conditions où seule la structure monoclinique est attendue, l’effet de taille est mis en avant depuis plusieurs décennies. A ce jour, aucun consensus ne préfigure au sein de la communauté scientifique. Nous proposons dans ce travail une nouvelle méthode de synthèse, basée sur le principe du sol-gel non-hydrolytique (N.H.S.G.) dans l’éthanol supercritique, permettant de stabiliser des nanoparticules de ZrO2 dont la taille se situe sous la limite de la « taille critique » généralement admise (< 3 nm). Les qualités des nanoparticules obtenues en synthèse continue supercritique ont été mises en avant à l’aide de techniques de caractérisation ex situ conventionnelles telles que la diffraction des rayons X, les spectroscopies Raman et Infrarouge, ainsi que la microscopie électronique en transmission. Des mesures de diffusion des rayons X aux grands angles ont ensuite été réalisées in situ au synchrotron lors de la formation de nanoparticules de ZrO2 dans l’éthanol, le butanol, le pentanol et l’hexanol supercritiques. L’analyse des fonctions de distributions de paires ont ainsi pu nous éclairer sur les mécanismes prépondérants pour la stabilisation de nanoparticules de ZrO2 quadratiques : les similitudes structurelles et les lacunes en oxygène, dont la présence est liée à l’effet de taille.