Modélisation quantique de la réduction de précurseurs de cobalt et de cuivre en vue de la formation de nanoparticules métalliques

Overview & Synopsis

Ce travail théorique a permis d'améliorer la compréhension des processus de réduction impliqués dans la synthèse de nanoparticules métalliques de Cobalt et de Cuivre. Plus particulièrement, le rôle du solvant, de la coordination au métal de transition, et de la formation de nucléi a été mieux définit dans la cadre de la réduction du Co(I) et de sels de Cu(I) et de Cu(II). Dans le cas de la synthèse contrôlée de nanosphères de Cobalt, nous avons confirmé que le précurseur CoCl(PPh3)3 est réduit lors d’une réaction de dismutation et montré l’importance d’une coordination différenciée des complexes de Co(II) et Co(0) formés lors de cette réaction d’un point de vue thermodynamique et cinétique. En particulier, le processus du transfert électronique au sein d’espèces bimétalliques a été décrit en détail. De façon surprenante, la dismutation n’est pas initiée par la migration des ligands anioniques mais par des échanges de ligands amine et phosphine entre les atomes de Cobalt. Dans le cas de synthèses de nanoparticules de Cuivre, deux voies de réduction ont été envisagées. La réaction de dismutation a été étudiée, permettant ainsi d’évaluer les possibilités de généralisation de nos observations sur le Cobalt, dans le cas du Cuivre. La seconde voie est la réduction du précurseur Cu(acac)2 par le solvant, l’Oleylamine, considéré comme un réducteur doux. Dans ces deux cas, le bilan est très endothermique et les complexes de Cu(I) sont identifiés comme des puits thermodynamiques. La possibilité de former des espèces polymétalliques ainsi que l’inclusion des effets de solvatation implicites et explicites sont essentielles pour reproduire les observations expérimentales.