Conception de nanoparticules de siliciure de métal en sels fondus : propriétés électrocatalytiques et magnétiques

Transition metal silicides are a family of intermetallic compounds, which have been widely studied as functional materials in integrated circuits, thermoelectricity, superconductivity, magnetism and heterogeneous catalysis. Nanostructuration offers the opportunity to extend the frontier of silicon-based materials science with novel phases and diverse properties. However, building transition metal silicides encompassing relatively high energy bonds usually requires high temperatures, which are not conducive for nanomaterial design and not compatible with the traditional colloidal synthesis methods. In this thesis, molten salts syntheses based on element insertion into nanoparticles are developed. Transition metal silicide nanoparticles (M-Si, M=Ni, Fe, NiFe, Co) and a ternary nickel silicophosphide are crystallized in high temperature inorganic solvents, where a diluted and carbon-free environment is provided. The obtained silicide nanoparticles are investigated in electrocatalysis of alkaline water oxidation and magnetism. NiFe silicides demonstrate outstanding activity and stability arising from an original in situ generated core-shell-shell structure, while defect-rich CoSi nanoparticles show an unusual surface related ferromagnetism. Moreover, the study of silicophosphide nanoparticles provides an insight in multinary material design in molten salts and the role of nonmetal elements in overall alkaline water splitting electrocatalysis.Les siliciures de métaux de transition sont une famille de composés intermétalliques, qui ont été largement étudiés en tant que matériaux fonctionnels dans les circuits intégrés, la thermoélectricité, la supraconductivité, le magnétisme et la catalyse hétérogène. La nanostructuration offre la possibilité repousser les frontières de la science de ces matériaux avec de nouvelles phases et des propriétés diverses. Cependant, l'énergie de liaison relativement élevée des siliciures de métaux de transition nécessite généralement une température élevée pour leur formation, ce qui n'est pas propice à la conception de nanomatériaux et n'est pas compatible avec les méthodes de synthèse colloïdales traditionnelles. Dans cette thèse, des synthèses en sels fondus basées sur l'insertion d'éléments dans des nanoparticules sont développées. Des nanoparticules de siliciure de métal de transition (M-Si, M=Ni, Fe, NiFe, Co) et un silicophosphure de nickel ternaire sont cristallisés dans des solvants inorganiques à haute température, où un environnement dilué et sans carbone est fourni. Les nanoparticules de siliciures obtenues sont étudiées en électrocatalyse de l'oxydation de l'eau alcaline et du magnétisme. Les siliciures de NiFe démontrent une activité et une stabilité exceptionnelles résultant d'une structure originale cœur-coquille-coquille générée in situ, tandis que les nanoparticules de CoSi riches en défauts présentent un ferromagnétisme inhabituel. De plus, l'étude des nanoparticules de silicophosphure donne un aperçu de la conception de matériaux multinaires dans les sels fondus et du rôle des éléments non métalliques dans l’électrocatalyse de l’électrolyse de l’eau