Plateforme de spray pyrolyse en flamme pour l’élaboration de nanomatériaux

Abstract

International audienceDans le cadre de ses activités de recherche dans le domaine de la production et du stockage de l'énergie, le Laboratoire d'Etude des Eléments Légers (LEEL) met en place un dispositif de Spray Pyrolyse en Flamme (SPF) permettant la synthèse à pression atmosphérique, en une seule étape et en continu, de nanoparticules cristallines récoltées en voie sèche sous forme de nanopoudres. La SPF repose sur la décomposition thermique d'un précurseur liquide suivie d'une phase de nucléation et de croissance de nanoparticules produisant un aérosol d'agglomérats [1]. Le précurseur est introduit au sein d'une flamme de combustion pilote sous forme de spray. Le procédé se caractérise par des réactions ayant lieu à haute température mais dans des temps très courts permettant d'obtenir des tailles de particules primaires nanométriques. Ces réactions étant initiées à partir de gouttelettes constituées du mélange de précurseurs initial, les produits obtenus se montrent homogènes en morphologie, composition et phase cristalline. La croissance ayant lieu en phase vapeur, il n'y a pas de contact contaminant avec l'enceinte de synthèse et la pureté des produits n'est limitée que par celle des réactifs utilisés. Comme tout procédé faisant intervenir une étape de combustion, la SPF est toute indiquée pour la synthèse d'oxydes. Toutefois, certains auteurs ont démontré la possibilité d'utiliser la SPF pour synthétiser des particules céramiques non-oxydes [2] ou métalliques [3] en imposant des conditions réductrices dans la flamme pilote produisant des espèces (H2, CO) aptes à capter l'oxygène préférentiellement et éviter ainsi l'oxydation des particules en croissance. Ces nanoparticules de nature variée peuvent être intégrées à différentes préparations (encres, barbotines, matrices organiques ou minérales) afin d'élaborer des matériaux nanostructurés (films minces, revêtements, céramiques massives, composites…) permettant d'étudier et d'utiliser les propriétés spécifiques apparaissant dans ce type de nanomatériaux