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Différentes méthodes de synthèses ont été mises au point pour contrôler la forme et la composition des nanoparticules. L’effet de la nature et la concentration des surfactants, des solvants, la température et le temps de synthèse a également été étudié. Les poudres ont été caractérisées par diffraction des rayons X et microscopie électronique à transmission, couplée à la spectroscopie d'énergie dispersive. Des propriétés catalytiques et de détection ont été évaluées respectivement en présence de faibles concentrations de CO et de NO2 dans de l’air synthétique.Des nanooctaèdres de CoxFe3-xO4 ( x=1, 1,5 et x = 1,8 ) de 15-20 nm ont été produits par synthèse hydrothermale en utilisant différents surfactants (CTAB, SDS et PVP). Des nanocubes de tailles différentes de CoFe2O4 ont été produits par synthèse solvothermique en utilisant l'oléylamine comme surfactant. La poudre de CoxFe3-xO4 avec x = 1,5 a une activité plus élevée pour la conversion du CO que les nanooctaèdres x=1, et la conversion a lieu à plus basse température dans le cas des nanocubes. Les nanocubes présentent une sensibilité inférieure de détection au NO2 à celle des nanooctaèdres, ce qui indique que les faces {111} sont plus réactives que les faces {100} dans les nanoparticules de ferrites de cobalt. / Different synthesis methods such as hydrothermal, solvothermal and thermal decomposition were developed to control nanoparticles shape and composition. The influence of synthesis parameters such as the nature of surfactants, the solvents, temperature and time of synthesis were also investigated. The powders were characterized by X-ray Diffraction and Transmission Electron Microscopy coupled with Dispersive Energy Spectroscopy. The catalytic and detection properties were evaluated in presence of CO and NO2 in synthetic air. CoxFe3-xO4 (x = 1, 1.5 ) nanooctahedra with 15-20 nm were produced by hydrothermal synthesis using different surfactants (CTAB, SDS and PVP). Nanocubes of CoFe2O4 were successfully obtained by solvothermal synthesis using oleylamine as surfactant. Nanooctahedra of CoxFe3-xO4 with x = 1.5 have higher activity for the CO conversion than those with x=1, and the conversion starts at lower temperature for the nanocubes. The nanocubes show lower sensitivity for the detection of NO2 than the nanooctahedra which indicates that the {111} faces are more reactive than the {100} ones in cobalt ferrites nanoparticles.

Ce travail est consacré à l’élaboration et l’étude des propriétés catalytiques, électriques et magnétiques denanomatériaux à base de ferrite de cobalt. Les nanopoudres de ferrite de cobalt (CoxFe3-xO4 , x=0.6,1,1.2,1.8 ) ont étéélaborées par une nouvelle méthode chimique solvo-thermale. Les nanopoudres obtenues sont très bien cristallisées ontdes tailles de particules qui varient avec le taux de cobalt entre 4 et 7 nm et sont très homogènes en composition. Lesnanopoudres de ferrites de cobalt sont monophasées, de structure spinelle avec un paramètre de maille qui varie enfonction du taux de cobalt. Les nanopoudres de ferrites de cobalt ne s’oxydent pas sous air et en température .Lesnanopoudres de composition proches de x=1 sont stables jusqu’à 900°C, alors que pour de plus forts écarts à lastoechiométrie, des transformations de phase ont lieu au delà de 550°C.Les mesures catalytiques ont mis en évidence l’oxydation de CH4 en CO2 après passage sur le catalyseur pour tous leséchantillons. L’efficacité catalytique est maximale et l’énergie d’activation est la plus faible pour l’échantillon x=1.8 ;ceci est lié à la plus grande surface spécifique, et au plus fort taux de sites actifs pour cette composition.Les ferrites de cobalt élaborées présentent une conduction de type électronique avec un comportement semi conducteurjusqu’à 500-600°C et un comportement métallique au-delà. Les variations de conductivité d’une composition à l’autres’expliquent par les variations du nombre de paires [Co2+,Fe3+].Les nanoparticules ont un comportement superparamagnétique quelle que soit la composition. Ce comportement estdû principalement à un effet de taille et de forme, et à une distribution cationique différente entre les deux types desites tétraédriques et octaédriques de la structure spinelle. Ces ferrites présentent une aimantation à saturation prochede celle de l’état massif, du fait de la grande qualité cristalline attribuée à la méthode d’élaboration mise au point. / This work is devoted to the synthesis and the study of the physical properties of cobalt ferrite nanomaterials. Thecobalt ferrite nanopowders (CoxFe3-xO4 , x=0.6,1,1.2,1.8 ) were synthesized by a new solvo thermal chemical route.The nanopowders are highly crystallized, very homogeneous in size and chemical composition. The nanopowderssizes are ranged from 4 nm for high cobalt content to 7 nm for low cobalt content. They are single phased, with thespinel structure, and a cell parameter varying with the cobalt content. The cobalt ferrites do not oxidize, when heatedunder air. For compositions near x=1, the cobalt ferrites are stable when heated under air up to 900°C, as for the othercompositions, phase transformations occur above 550°C.The catalytic measurements have shown the oxidation of CH4 into CO2 in presence of the catalyst for all thecompositions. Cobalt ferrite with composition x=1.8, presents the lowest activation energy and the best catalyticefficiency; this can be related to the great specific surface and the high rate of active sites for this composition.Concerning the conduction properties, the cobalt ferrites exhibit a semiconductor character up to 500-600 ° C and ametallic one above. Changes in conductivity from a composition to another are explained by changes in the number ofpairs [Co2+, Fe3+].A superparamagnetic behaviour was evidenced whatever the composition. This is due for one part to a size and shapeeffect and for the other part to different cationic distribution between tetrahedral and octahedral sites. These ferriteshave a saturation magnetization close to that of the massive state, because of the high crystallinity of the nanopowders,attributed to the synthesis method developed in this work.

Ces travaux de thèse ont pour objectif la synthèse de nouveaux corroles de cobalt pour la détection à des concentrations sub-ppm de CO. La détection du monoxyde de carbone à de telles concentrations représente des enjeux de santé publique et industriel.Lors de ces travaux de thèse, les corroles de cobalt tétra-coordinés synthétisés se sont révélés instables dans le temps. Une nouvelle stratégie a été utilisée en se servant de ligands axiaux labiles comme groupements protecteurs des corroles de cobalt. Cette stratégie a permis d’élaborer un capteur détectant le monoxyde de carbone à des seuils de l’ordre du ppb.Enfin la dernière partie de ce travail concerne le développement de nouveaux matériaux poreux à base de corroles de cobalt dont les résultats se révèlent prometteurs pour la détection et le stockage du monoxyde de carbone. / This work aims to develop cobalt corroles for sub-ppm carbon monoxide detection. Surnamed “the silent killer”, detection at low-level of this gas represents a public health and an industrial challenge.During this work, synthesized tetra-coordinated cobalt corroles were found to be not stable over time. A new approach was developed, using labile axial ligands as protective groups of the tetra-coordinated cobalt corrole. This strategy leads to a ppb level detection sensor.The synthesis of new porous organic polymer based on cobalt corroles represents the last part of this work. Gas sorption measurement of these new materials are encouraging for their development for carbon monoxide detection or storage.

Thesis (Ph.D.)--Murdoch University, 2005. / CD-ROM contains appendix G. Thesis submitted to the Division of Science and Engineering. Bibliography: leaves 205-218.

Mémoire (M.Sc.T.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1999? / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thesis (Ph. D.)--University of Wisconsin--Madison, 1945. / Typescript. Vita. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Bibliography: leaves 161-162.