Sondra Ayadi

Thèse de Doctorat de l’Université
d’Evry Val d’Essonne
Présentée par :
Sondra Ayadi
Pour obtenir le grade de Docteur en Chimie des Matériaux
Sujet de thèse :
NOUVEAUX NANOMATÉRIAUX HYBRIDES MÉTAL/HYDROXYDE DE FER
SYNTHÈSE, CARACTÉRISATION ET APPLICATION À LA CATALYSE
CHIMIQUE ET ÉLECTROCHIMIQUE
Date de soutenance : le 11 Juin 2015
Devant le jury composé de :
Dr. Stéphane BASTIDE
Rapporteur
Pr. Christian RUBY
Rapporteur
Pr. Philippe BARBOUX
Examinateur
Pr. Annie CHAUSSÉ
Examinateur
Dr. Ludovic LEGRAND
Directeur de thèse

Sondra AYADI – Thèse de Doctorat - 2

Remerciements
Je souhaite remercier toutes les personnes qui ont participé, de près ou de loin, à la réalisation de ce
travail de recherche.
J'aimerais tout d'abord remercier mon directeur de thèse, Ludovic Legrand, sans qui je n’aurais pas
pu réaliser cette thèse. Merci de m’avoir offert l’opportunité de travailler sur cette thématique
passionnante. Merci de m’avoir soutenue tout au long de ces années. C’était un plaisir de travailler
avec toi.
Je remercie également Jeannine Tortajada la directrice du LAMBE et Annie Chaussé la responsable de
l’équipe 3 de m’avoir accueillie au sein du laboratoire.
Je tiens à remercier Messieurs Christian Ruby et Stéphane Bastide d'avoir bien voulu être
rapporteurs de ma thèse et d'avoir consacré de leur temps pour évaluer mes travaux. Merci à
Monsieur Philippe Barboux d'avoir accepté de présider mon jury de thèse.
Je remercie toutes les personnes que j’ai croisées au sein du LAMBE de m’avoir si bien accueillie. Une
mention spéciale à Sneha, Afef, Emna, Jean-Philippe, Laila, Sarra, Morgane, Rudy, Guillaume,
Ibrahima, Julia, avec qui j’ai partagé beaucoup de moments de complicité... Merci également à
Caroline, Anne, Sophie, Rodica, Cécile, Véronique, Ketty, Frédérique...
J’aimerais remercier tous mes amis de longue date qui ont su me réconforter et me changer les idées
quand ça n’allait pas : Marwa, Yasmine, Sana, Ahmed, Mohamed, Zied…
Les mots me manquent pour exprimer ma gratitude à l’égard de mes parents qui m’ont toujours
poussé vers le haut, qui m’ont encouragé à accomplir tous mes projets et qui ont cru en moi du
début à la fin. Je ne serais jamais arrivée là où je suis aujourd’hui sans vous.
Je tiens à remercier ma sœur Rim et son mari Riadh pour leur soutien moral inconditionnel. Ils ont su
trouver les bons mots pour remettre les choses en perspective. Merci à leur petit bout de choux
« Rayouta » qui est capable de me redonner le sourire quel que soit mon état d’esprit.
Je ne remercierai jamais assez mon mari Dhia qui a été là, à mes côtés, tout au long de ce périple et
jusqu’à la dernière seconde. Merci pour ta patience illimitée, ton calme et ta joie de vivre. Merci de
m’avoir épaulée dans les moments les plus critiques et d’avoir toujours cru en moi. Je te dédie cette
réussite, tu y as participé autant que moi.

Table des matières
REMERCIEMENTS ......................................................................................................................... 3
TABLE DES MATIERES ................................................................................................................... 5
INTRODUCTION GENERALE ........................................................................................................... 9
CHAPITRE I : BIBLIOGRAPHIE ET CONTEXTE DE L’ETUDE ....................................................... 15
1. INTRODUCTION ............................................................................................................................. 19
2. LES NANOMATERIAUX .................................................................................................................... 20
2.1. Généralités ....................................................................................................................... 20
2.2. Propriétés des nanoparticules métalliques ...................................................................... 21
2.2.1. Propriétés de surface ............................................................................................................... 21
2.2.2. Propriétés électroniques .......................................................................................................... 22
2.2.3. Propriétés magnétiques ........................................................................................................... 22
2.2.4. Propriétés optiques .................................................................................................................. 23
3. TECHNIQUES D’ELABORATION DES NANOMATERIAUX .......................................................................... 24
3.1. Approche top-down ......................................................................................................... 25
3.1.1. La mécanosynthèse .................................................................................................................. 25
3.1.2. La lithographie .......................................................................................................................... 25
3.2. Approche Bottom-up ....................................................................................................... 25
3.2.1. Phase gazeuse .......................................................................................................................... 26
3.2.1.1. PVD (Physical Vapor Deposition) .................................................................................... 26
3.2.1.2. CVD (Chemical Vapor Deposition) .................................................................................. 26
3.2.1.3. Décomposition thermique .............................................................................................. 26
3.2.2. Phase liquide ............................................................................................................................ 27
3.2.2.1. Nanoparticules en suspension ........................................................................................ 27
3.2.2.2. Nanoparticules supportées ............................................................................................. 32
4. NANOPARTICULES FORMEES A PARTIR DE REDUCTEURS SOLIDES INORGANIQUES ...................................... 35
5. REDUCTEURS SOLIDES INORGANIQUES CHOISIS ................................................................................... 40
5.1. Rouille verte ..................................................................................................................... 40
5.1.1. Structure et formule ................................................................................................................. 40
5.1.2. Différentes méthodes de synthèse .......................................................................................... 41
5.1.2.1. Oxydation partielle ......................................................................................................... 42
5.1.2.2. Co-précipitation .............................................................................................................. 43
5.1.3. Propriétés d’oxydation de la rouille verte ................................................................................ 43
5.1.4. Réactivité rédox des rouilles vertes .......................................................................................... 45