Synthèse de poudres LiFePO et LiFeSO F pour batterie

Synthèse de nanoparticules métalliques dans les LI

Diverses méthodes de synthèse pour des nanoparticules métalliques ont été rapportées, mais la plupart d’entre elles sont basées sur la réductiond’un ion métallique par des agents réducteurs toxiques tels que NaBEt3H, LiBEt3H, NaBH4.
Des particules métalliques sont facilement préparées en utilisant les méthodes suivantes : Décomposition contrôlée de composés organométalliques à l’état d’oxydation formel zéro. Par exemple la dispersion dans des LI de [Pt(dba) ] [59], [Ru(cod)(cot)] [60], [Ni(cod)2] [61] où (dba = dibenzylidèneacétone, cod = 1,5-cyclooctadiène, cot = 1,3,5-cyclooctatriène)
Réduction chimique (généralement par l’hydrogène ouune source hydrure) de composés de métaux de transition tels que le [Pd(acac)2] [62], [Ir(cod)Cl]2, RhCl3 [63], et RuO2 [64] dispersés dans des LI avec acac = acétylacétonate
Transfert simple de nanoparticules (fraichement préparées dans de l’eau ou des solvants organiques classiques) dans des LI [65].
La formation de nanoparticules dans les deux premières méthodes suit apparemment le mécanisme auto-catalytique qui se fait essentiellement en deux étapes : la nucléation et la croissance surface. Dans divers cas, des mélanges colloïdaux de LI peuvent être utilisés directement comme catalyseurs où ils peuvent être solési et utilisés sous forme de poudre dans des conditions sans solvant (les substrats, les produits sont par définition le solvant) ou re-dispersés dans les LI.
Les LI ont été utilisés comme support de suspensionpour des nanoparticules actives catalytiquement [66]. Les principaux avantages de synthèse dans les LI résident dans la possibilité de les utiliser directement comme catalyseur entièrement recyclable dans plusieurs processus, fournissant ainsi un faible impact environnemental [67]. En outre, les LI peuvent permettre la stabilisation des nanoparticules, ce qui facilite grandement le recyclage du catalyseur et l’amélioration du chiffre d’affaires.

Quelques exemples de synthèse de nanoparticules métalliques

Les nanoparticules de métaux nobles très fines et tables d’Ir(0) ont été synthétisées dans des LI par réduction chimique [63]. Les nanoparticules d’Ir(0) d’un diamètre moyen de 2,1 nm ont été préparées par réduction de [Ir(cod)Cl](cod = 1,5-cyclooctadiène) dissous dans le LI [bmim][PF6] à 75°C [68] avec de l’hydrogène moléculaire. Il est important de noter que la synthèse des particules de l’Ir(0) doit être effectuée en l’absence de l’eau [69].
En conséquence, l’ajout d’un ligand constitue une autre approche pour augmenter la stabilité des nano espèces de métal.
Une étude récente a décrit une approche efficace pour la préparation des nanoparticules de Rh(0) par réduction de RhCl en présence de NaBH (figure 3), suivie d’une stabilisation par différents isomères de bipyridine (Schéma 7). Le 2,-bipyridine a été le plus utilisé comme ligand [70]. Ces suspensions colloïdales ont montré des activités intéressantes et une sélectivité pour l’hydrogénation de composés aromatiques. Plusieurs LI non aqueux selon la nature des fragments des anions et des cations (figure 3) sont préparés.
Une particularité dans le cas de Rh(0), est que la précipitation des nanoparticules a été rapportée au cours des applications catalytiques telles que l’hydrogénation de composés d’arènes substitués [70].
Il est important de noter que la synthèse de nanoparticules de Rh(0) doit se faire en l’absence d’eau [70]
Le rôle de l’eau dans les LI est un phénomène complexe et dépend de la structure supramoléculaire du LI. Il est supposé que la structure et la réactivité chimique sont éloignées de celles de l’eau en vrac, car il est fortement lié et activé dans le système liaison-hydrogène du LI. D’autre part, l’eau ne peut pas fonctionner en tant que ligand de solvatation ici, car il est trop impliqué dans les liaisons hydrogène avecle LI.
Les nanoparticules de Rh(0) ont aussi été préparéespar simple réduction à hydrogène de [Rh(cod)-µ -Cl] dispersé dans le LI [bmim][PF] à 75°C. Après 60 minutes, un assombrissement de la solution a été observé indiquant la formation de nanoparticules de Rh(0) [71].
Les nanoparticules de métal stables de rhodium, d’iridium, de ruthénium ont été aussi obtenues par irradiation micro-onde sous une atmosphère d’argon à partir de leurs précurseurs métal-carbonyle [M (CO) ] dans le LI [bmim][BF ] [72]. Un procédé facile, rapide, énergétiquement économique. Les nanoparticules métalliques synthétisées de très faible taille (< 5 nm) et uniforme sont préparés sans stabilisateurs supplémentaires. Les nanoparticules de rhodium, l’iridium… dispersées dans des LI sont des catalyseurs très actifs et facilement recyclables pour l’hydrogénation biphasique liquide-liquide.
Les nanoparticules de Ni(0) ont été obtenues par décomposition thermique à 75°C et sous une pression de 5 bars. Le bis-(1,5-cyclooctadiène)nickel(0) [Ni(cod)] dans le LI, [bmim] est associé à trois anions BF4-, CF3SO3-, NTf2- [73].
Les nanoparticules de germanium peuvent être synthétisées par électrodéposition à partir d’une solution diluée de GeCl4 dans le LI [bmim][PF6]. Dans ces conditions les dimensions latérales de la plupart des groupes varient entre 20 et 30 nm, tandis que leurs hauteurs sont comprises entre 1 et 10 nm avec une prépondérance ntre 1 et 5 nm [56].

Synthèse de nanoparticules d’oxydes métalliques dans les LI

Le liquide ionique joue le rôle de solvant et d’age nt structurant dans la synthèse de complexes de poudres d’oxydes inorganiques selon un procédéimple,s économe en énergie et en réactifs.
Ces matériaux sont utilisés comme composants poural fabrication de :
· matériaux d’électrodes,
· céramiques,
· pigments,
· matériaux magnétiques pour le stockage de l’information.
Traditionnellement, les approches de synthèse pour la production de matériaux d’oxydes de métaux fonctionnels ont impliqué des milieux de réaction à haute température avec des techniques à forte intensité énergétique tels que ’ablation laser, l’implantation ionique, le dépôt de vapeur chimique, la photolithographie ou la décomposition thermique. Par conséquent, les LI de par leurs propriétés s’avèrent être des solvants très intéressants pour la synthèse des matériaux d’oxydes de métal.

synthèse de nanoparticules d’oxydes de fer dans les LI

Les nanoparticules d’oxyde de fer magnétique (Fe O et Fe O ) ont été étudiées en raison de leurs applications potentielles dans le domaine biomédical. Les dispersions liquides de nanoparticules d’oxyde de fer magnétique sont connues comme des ferrofluides. Au cours des dernières années, divers procédés de préparation decs particules ont été développés et optimisés. Un procédé simple et économique pour lasynthèse de nanoparticules stables d’oxyde de fer soluble dans de l’eau est basé sur des dispersions dans un LI contenant des anions de l’acide acrylique (CH 2CHCOO-). Des particules distinctes ont été synthétiséesarp une méthode de décomposition de la phase organique.La synthèse de nanoparticules de magnétite peut être effectuée seulement par simpleprécipitation de sels ferreux dans des solutions aqueuses alcalines à basse température. On a constaté que le LI peut être utilisé pour régler efficacement la croissance des particules, comme solvant, comme stabilisateur afin d’éviter l’agrégation des nanoparticules [74].
Le pentacarbonyle de fer se décompose thermiquementà des températures élevées dans le LI [bmim][NTf2] et par la suite il y’a formation de nanoparticules. Les nanobâtonnets, les nanocubes et les particules sphériques ont été synthétisés principalement en fonction de la température de réaction et de tensioactifs [75]. Ila également été rapporté que ce LI peut être recyclé et réutilisé sans des effets néfastes sura taille et la distribution de la taille des particules [76]. Les nanoparticules de Fe2O3 avec différentes morphologies ont été
synthétisées avec succès en présence de LI par unrocédép de synthèse hydrothermale [77]. D’importantes activités photocatalytiques de nanosphères de Fe2O3 ont été obtenues par micro-ondes dans le LI [bmim][BF4]. Les LI influent non seulement sur la phase cristalline, mais également sur la morphologie du produit final[77].
D’autres nanoparticules magnétiques d’oxyde de fer ont été préparées dans le LI [bmim][BF4]. Les chlorures de fer(II) et de fer(III) qui se dissolvent dans [bmim][BF4] sont co-précipités en présence d’hydroxyde de potassiumdonnant de la magnétite [78].

Nanoparticules de pentoxyde de vanadium, d’oxyde de zinc et d’oxyde de cobalt dans du LI

Une méthodologie pour la production de nanoparticules d’oxydes de vanadium a été élaborée en utilisant de LI, qui sert à la fois de solvant m ais en même temps influe aussi sur la structure [79]. Les nanostructures de ZnO avec des formes différentes ont été synthétisées par voie hydrothermique, en utilisant de l’acétate de zinc et de l’hydroxyde de sodium comme réactifs, en présence de différents LI. Les LI peuvent êtreonsidérésc comme des candidats potentiels pour la construction de nouveau nano-taille de ZnO [80].
Pour la synthèse de nanocristaux de Co3O4 une nouvelle technique dirigée par incorporation de LI est utilisée [81]. Dans cette synthèse le composé Co(NO) .6H O a été dissous dans le LI [bmim][OH] à température ambiante (Schéma 8). Successivement du NaOH puis du H2O2 sont ajoutés sous agitation. Après 6h d’agitation,un précipité noir-brun a été récupéré, purifié et séché à l’étuve à 80°C pendant 10h. Le LI a étérecueilli et réutilisé.