Syntheses of TiO2 anatase nanocrystals with controlled size distribution. Influence of the crystallites size on the Raman spectrum and investigation of surface properties.

Synthèses de nanocristaux de TiO2 anatase à distribution de taille contrôlée. Influence de la taille des cristallites sur le spectre Raman et étude des propriétés de surface.

Catherine Pighini (1)

1 LRRS - Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides

The determination of the size and the size distribution of anatase TiO2 nanopowders using Raman spectroscopy is presented. Several synthesis methods (soft chemistry, water-in-oil microemulsion, continuous hydrothermal synthesis) are used in order to control the size (from 3 to 20 nm), shape, phase and size distribution. The shift and width of the anatase Eg peak are often used to obtain the nanoparticles size. Homever, this peak is also sensitive to nonstoichiometry and others parameters. Low-frequency Raman scattering does not suffer from this problem. Size distibutions obtained by Raman spectroscopy and MET micrographs are compared. Finally, in situ Raman spectroscopy is used to study the surface adsorption influence on TiO2 nanocrystals.

L'objet de cette thèse est l'étude par spectroscopie Raman de la taille et la distribution de taille de nanopoudres de TiO2 anatase. L'utilisation de plusieurs techniques de synthèse (chimie douce, microémulsion inverse, synthèse hydrothermale continu) a permis d'obtenir des matériaux dont la taille (de 3 à 20 nm), la forme, la phase sont parfaitement contrôlées et avec une distribution de taille resserrée. L'utilisation des modes optiques à travers le suivi de la raie Eg de l'anatase est la méthode la plus employée pour déterminer la taille des nanocristaux. Cependant, cette raie est entre autres sensible à la non-stoechiométrie. Afin de s'affranchir de ces effets, l'analyse des modes acoustique a été réalisée. Les distributions de taille obtenues par spectroscopie Raman sont comparées avec celles obtenues par MET. L'influence de l'état d'adsorption de la surface des nanocristaux de TiO2 a également été étudiée par spectroscopie Raman in situ.

Mots clés: Nanoparticles; Soft chemistry; Continuous hydrothermal synthesis; Monodispersity; Raman spectroscopy; Low-frequency Raman spectroscopy; Water adsorption; Surface properties; In situ Raman spectroscopy

Mots clés: TiO2; Anatase; Nanoparticules; Chimie douce; Synthèse hydrothermale en continu; Monodisperse; Spectroscopie Raman; Spectroscopie Raman basses fréquences; Adsorption d'eau; Propriétés de surface; Spectroscopie Raman in situ

Domaines: Matériaux

Catherine Pighini. Synthèses de nanocristaux de TiO2 anatase à distribution de taille contrôlée. Influence de la taille des cristallites sur le spectre Raman et étude des propriétés de surface.. Matériaux. Université de Bourgogne, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00129329v2⟩