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Accueil du site > Offres d’emploi > Stages > Stage de M2 : Etude des mécanismes de formation de nanopores d’alumine

Stage de M2 : Etude des mécanismes de formation de nanopores d’alumine

par Emilie Secret - 19 novembre 2020

Les membranes d’alumine nanoporeuse sont constituées de nanocanaux non-connectés entre eux, de diamètre (entre 10 et 100 nm) et longueur parfaitement contrôlables durant leur synthèse1,2. Ce contrôle des paramètres structuraux en fait un système modèle unique pour l’étude de nombreux phénomènes qui interviennent dans diverses applications industrielles ou environnementales comme par exemple la synthèse de nanomatériaux 1D, la séparation ionique, la catalyse, la détection de molécules uniques ou comme template pour la fabrication d’électrode négative exempt de lithium dans les batteries lithium-ion.

L’alumine est synthétisée par anodisation électrochimique de l’aluminium dans des conditions expérimentales précises dont la détermination est principalement empirique car les mécanismes de formation des nanocanaux ne sont pas encore parfaitement compris. En particulier, l’origine de l’initiation et de la croissance des nanocanaux doit être étudiée pour optimiser la synthèse et atteindre des diamètres encore plus petits (< 10 nm). Plusieurs modèles ont été proposés (voir ref. 1) dont un postulant que l’initiation des canaux est due à la formation de nano-bulles de O2 formées pendant l’anodisation3.

Au cours de ce stage, nous proposons de clarifier les mécanismes de formation en dosant la quantité d’ions Al3+ produits au cours de la synthèse4 en fonction des différents paramètres expérimentaux pertinents (nature de l’électrolyte, tension, température). En particulier, cette étude nous permettra de valider ou non la formation de nano-bulles comme mécanisme d’initiation des nanocanaux. En pratique, différentes alumines seront synthétisées dans différentes conditions et leurs paramètres structuraux (diamètres des nanocanaux, porosité) seront déterminés par microscopie électronique à balayage. Ensuite, le dosage des ions Al3+ présents dans l’alumine et dans l’électrolyte sera effectué par spectroscopie de flamme.

Techniques/méthodes utilisées

Synthèse d’alumine nanoporeuse par anodisation électrochimique, dosage des ions Al3+ par spectroscopie de flamme, caractérisation structurale par microscopie électronique à balayage (MEB).

Résultats attendus

Nous espérons clarifier les mécanismes d’initiation des nanocanaux et établir un comportement « universel » quelques soient les conditions de synthèse.

Contact nicolas.jouault@sorbonne-universite.fr

1.Lee, W. ; Park, S. J. Porous Anodic Aluminum Oxide : Anodization and Templated Synthesis of Functional Nanostructures. Chemical Reviews 2014, 114 (15), 7487-7556 DOI : 10.1021/cr500002z.

2. Christoulaki, A. ; Chenneviere, A. ; Grillo, I. ; Porcar, L. ; Dubois, E. ; Jouault, N. A novel methodology to study nanoporous alumina by small angle neutron scattering. Journal of Applied Crystallography 2019, 52 (4), 745-754.

3.Zhu, X.-F. ; Song, Y. ; Liu, L. ; Wang, C.-Y. ; Zheng, J. ; Jia, H.-B. ; Wang, X.-L. Electronic currents and the formation of nanopores in porous anodic alumina. Nanotechnology 2009, 20 (47), 475303.

4. Van Overmeere, Q. ; Mercier, D. ; Santoro, R. ; Proost, J. In situ optical emission spectrometry during porous anodic alumina initiation and growth in phosphoric acid. Electrochemical and Solid-State Letters 2011, 15 (1), C1-C4.