Vers la synthèse et le post traitement de micro et nano poudres par CVD en lit fluidisé

Filomena Goncalves (1, 2) , Shila Alavi (1) , Jeannette Dexpert-Ghys (3) , Philippe Serp (2) , Brigitte Caussat (1)

1 LGC - Laboratoire de Génie Chimique
2 LCCFP - Laboratoire de Catalyse, Chimie Fine et Polymères
3 CEMES - Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales

Grâce à leurs propriétés exceptionnelles, les nanomatériaux offrent des perspectives d’applications chaque jour plus prometteuses, et la mise au point de procédés de synthèse et de post traitement performants constitue aujourd’hui un point clé pour leur utilisation industrielle. Au-delà des nanotubes de carbone, les nanostructures en silicium constituent une cible stratégique dans le domaine de la nanoélectronique. Des études récentes ont montré que le procédé de CVD (Chemical Vapor Deposition) catalytique constitue une voie efficace pour former des nanofils de silicium, en utilisant le silane SiH4 comme source de silicium et l’or comme catalyseur. De premiers résultats obtenus sur substrats plans à pression atmosphérique sont présentés ici. Une première analyse de l’influence des paramètres opératoires est proposée dans le but de corréler les conditions d’élaboration aux caractéristiques morphologiques et structurales de ces nanofils. A terme, il s’agira de transposer ces conditions de synthèse au procédé de CVD en lit fluidisé en vue de produire massivement ces nanomatériaux pour des applications notamment en catalyse hétérogène. D’autre part, des poudres microniques luminophores de silicate de zinc dopé au manganèse Zn2SiO4 :Mn2+ ont été traitées thermiquement sous air entre 900 et 1200°C en creuset et en lit fluidisé vibré. La cristallinité des poudres s’est révélée être équivalente pour les deux procédés ; elle augmente avec la température et elle est donc optimale à 1200°C, tout comme les propriétés de luminescence de ces particules. Mais un frittage massif des particules est survenu en creuset dès 1000°C, alors que le lit fluidisé vibré a permis de conserver la granulométrie originelle jusqu’à 1100°C. Un intérêt majeur existe donc pour post traiter ce type de particules en lit fluidisé vibré. Plus largement, l’étude résumée ici ouvre d’importantes perspectives pour étendre les travaux à des poudres de granulométrie encore plus fine, et aussi pour mettre au point d’autres post traitements par des gaz de poudres micro et submicroniques, en particulier par CVD. Des travaux sont d’ores et déjà lancés au LGC avec ces nouveaux objectifs.

Mots clés: CVD; Lit fluidisé; Micropoudres; Nanofils de silicium

Domaines: Génie chimique

Filomena Goncalves, Shila Alavi, Jeannette Dexpert-Ghys, Philippe Serp, Brigitte Caussat. Vers la synthèse et le post traitement de micro et nano poudres par CVD en lit fluidisé. Colloque Solides Divisés de la SFGP, May 2006, Toulouse, France. pp.1-8. ⟨hal-04034915⟩