Nanoparticules, Ultramicroélectrode, Électrosynthèse, Nano-électrochimie, Caractérisation in situ, Microscopie optique, Microscopie électrochimique, Opto-électrochimie, Réactivité, Électrocatalyse

Les nanoparticules (NPs) possèdent des propriétés physico-chimique attrayantes pour de nombreuses applications telles que le stockage ou la conversion d'énergie, la médecine, les capteurs, etc. Ces propriétés étant étroitement liées à leurs caractéristiques intrinsèques (composition, taille, morphologie, etc.), il est indispensable de pouvoir établir des relations claires entre leur structure et leur réactivité afin d'en optimiser leur efficacité une fois intégrées dans des dispositifs. Les travaux présentés dans cette thèse ont pour objectif de développer des stratégies de synthèse et de caractérisation operando de NPs à l'échelle individuelle et à haut débit. Le premier chapitre est consacré à l'état de l'art sur l'électrosynthèse de NPs - la voie de synthèse retenue pour ce projet - ainsi que sur les différentes techniques permettant de caractériser in situ et en conditions électrochimiques les NPs. Le deuxième chapitre détaille les méthodes expérimentales et analytiques utilisées. Le troisième chapitre propose de suivre par microscopie optique à champ sombre la croissance de NPs métalliques électro-synthétisées localement au moyen d'une ultramicroélectrode (UME) sacrificielle. Cette étude a notamment permis d'établir une corrélation entre la force motrice de réduction des sels métalliques, la vitesse de croissance des NPs et leur morphologie finale. Dans le quatrième chapitre, l'électrosynthèse de nano-cubes d'oxyde d'argent (Ag2O) est étudiée in situ, par microscopie électrochimique (SECM), dans une configuration de type génération/collection. Cette dernière comprend deux UMEs, l'une sacrificielle et l'autre permettant simultanément la précipitation d'ions Ag+ en NPs d'Ag2O et la collection des NPs formées par la méthode des nano-impacts. Sur base des résultats obtenus, un mécanisme relatif à la croissance des NPs est suggéré. Le cinquième chapitre reprend la méthodologie reposant sur le SECM pour explorer la réactivité de NPs d'hydroxyde de nickel Ni(OH)2. Cette fois ci, une UME d'or est employée pour basifier localement une solution aqueuse de précurseurs Ni2+ et une seconde UME de carbone collecte simultanément les NPs par nano-impacts. L'analyse détaillée des pics de courant permet enfin de caractériser la taille des NPs ainsi que leur cinétique de transformation et d'évaluer leur activité catalytique vis-à-vis de la réaction d'oxydation de l'eau (OER).