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EP1663487A1 - Utilisation de nanoparticules a coeur metallique et double enrobage organique en tant que catalyseurs et nanoparticules utiles comme catalyseurs - Google Patents

Utilisation de nanoparticules a coeur metallique et double enrobage organique en tant que catalyseurs et nanoparticules utiles comme catalyseurs

Info

Publication number
EP1663487A1
EP1663487A1 EP04786394A EP04786394A EP1663487A1 EP 1663487 A1 EP1663487 A1 EP 1663487A1 EP 04786394 A EP04786394 A EP 04786394A EP 04786394 A EP04786394 A EP 04786394A EP 1663487 A1 EP1663487 A1 EP 1663487A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nanoparticles
molecules
organic coating
use according
grafted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04786394A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Henri Perez
Frédéric RAYNAL
Michel Herlem
Arnaud Etcheberry
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP1663487A1 publication Critical patent/EP1663487A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • B01J35/45—Nanoparticles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
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    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991—Coated

Definitions

  • the present invention relates to the use of nanoparticles having a metallic core, more precisely based on a platinoid or an alloy of a platinoid, and a double organic coating, as catalysts. It also relates to nanoparticles thus formed.
  • the nanoparticles targeted by the present invention combine remarkable catalytic and, in particular, electrocatalytic properties with very satisfactory properties of dispersibility and stability in liquid medium. They are therefore capable of being used in all fields in which catalytic and, in particular, electrocatalytic processes are involved and, in particular, in devices for producing electrical energy such as fuel cells.
  • the coatings initially proposed were formed of polymers or surfactants, they are, more and more often, made up of molecules which have a chemical function (acid, thiol, phosphate, isocyanate, ...) allowing their attachment to the surface nanoparticles.
  • the approach consists in coating them optimally to stabilize them in a durable way and to be able to handle them easily in medium liquid appears a priori for the skilled person in contradiction with the maintenance of an availability of the metal surface of these nanoparticles as favorable as possible to the electrocatalytic process that one seeks to exploit.
  • organic coatings conventionally proposed to date for stabilizing metallic nanoparticles intended to serve as catalysts are polymers which stabilize these nanoparticles essentially by steric effects, such as polyvinyl alcohol, polyacrylic acid and poly (n-vinylpyrrolidone) •
  • the chemical bonds ensuring the fixing of these polymers on the metal surface nanoparticles are neither numerous nor very strong, so that they are liable to be destroyed by media adapted to the expression of electrochemical phenomena and which are characterized by very acidic pH or, on the contrary, very basic and by high ionic forces. Such destruction obviously results in the loss of the stabilizing effect initially sought.
  • Organic coatings consisting of surfactants, ionic or neutral, are also known.
  • the molecules of surfactant must be long enough to have a stabilizing effect and have chains of methylene groups (CH 2) n a priori unsuited to electronic or ionic charge transfers involved in electrocatalytic processes.
  • CH 2 methylene groups
  • the chemical bonds ensuring the attachment of the surfactant molecules to the metal surface of the nanoparticles are relatively weak and therefore sensitive to the particular conditions of pH and ionic strength of the media suitable for electrochemistry.
  • some authors have recommended the use of stabilizing polymers or copolymers provided with chemical groups capable of improving charge transfers or mass involved in electrocatalytic processes, and in particular for fuel cell applications.
  • 6,462,095 [1] describes platinum nanoparticles stabilized by a polymer or copolymer of cation exchangers of the polyarylether sulfone ketone type, sulfonated polyether sulfone, poly (acrylo-nitrile / butadiene / styrene) or still poly- ( ⁇ , ⁇ , ⁇ -trifluorostyrene / sulfonic acid).
  • stabilizing molecules have been proposed capable of forming strong interactions with the metallic surface of the nanoparticles. These are molecules carrying thiol functions which establish iono-covalent bonds with many metals.
  • the second organic ring of nanoparticles ensures the properties of selective interaction of thin films with the species or chemical species to be detected;
  • the metallic core of the nanoparticles provides the possibility of measuring a variation in the electrical conductivity of thin films, while the first organic core serves essentially to ensure the attachment of the second organic core to said metallic core.
  • nanoparticles comprising, like those described in reference [5], a platinum core and a double organic coating, are endowed with remarkable catalytic, and in particular electrocatalytic, properties without it being necessary to subject them to any activation treatment.
  • nanoparticles have very satisfactory properties of dispersibility, stability in a liquid medium and resistance to very acidic or very basic media and with high ionic forces conventionally used in the field of electrochemistry. It is this observation which is the basis of the present invention.
  • the invention therefore relates, firstly, to the use of nanoparticles comprising: a metallic core containing at least one platinoid or an alloy of a platinoid, a first organic coating formed of molecules fixed on the surface of the metallic core, and a second organic coating formed of molecules different from the molecules of the first organic coating and which are grafted onto molecules of the first organic coating, as catalysts.
  • platinum means a metal chosen from platinum, iridium, palladium, ruthenium and osmium, and by “alloy of a platinoid”, an alloy comprising at least one platinoid, this alloy possibly being natural like osmiridium (natural alloy of iridium and osmium) or unnatural like an alloy of platinum and iron, platinum and cobalt or else platinum and nickel.
  • the metallic core of the nanoparticles consists of platinum or a platinum alloy or a mixture of the two.
  • the molecules of the first organic coating serve mainly to allow the grafting of the molecules of the second organic coating, while the molecules of the second organic coating provide a significant improvement in the stability of the nanoparticles in suspension in a liquid medium, the two coatings allowing the phenomena of charge and material transport as well as the accessibility of the surface of the metallic core necessary for the expression of the catalytic properties of nanoparticles.
  • the molecules of the first organic coating are preferably fixed on the surface of the metallic core by a chemical bond with a strong covalent character, that is to say by a covalent or iono-covalent bond.
  • the molecules of the first organic coating which are preferably identical to each other for the same particle, are the remains of at least bifunctional compounds, that is to say that is to say of compounds which have at least two free chemical functions: a first function called, hereinafter, "FI function” and capable of forming a chemical bond of strong covalent character with the surface of the metal core for their attachment to this surface , and a second function called, hereinafter, "F2 function” and capable of reacting with at least one function carried by the compounds chosen to form the molecules of the second organic coating for their grafting by the latter.
  • FI function first function
  • F2 function a second function
  • the molecules of the second organic coating which are also preferably identical to one another for the same particle, are the remains of compounds which comprise at least one free chemical function which is hereinafter called “function F3 "and which is capable of reacting with the function F2 of the above-mentioned bifunctional compound.
  • the expression “residue of compounds” means the part of these compounds which remain on the nanoparticles when they are: • either fixed on the surface of the metallic core and, possibly, grafted with a molecule of the second organic coating, if they are residues forming the first organic coating; • or grafted onto a molecule of the first organic coating, if they are residues forming the second organic coating.
  • the formation of a covalent or iono-covalent chemical bond between the F1 function of the at least bifunctional compounds chosen to form the molecules of the first organic coating and the surface of the metallic core can be obtained by any one methods used in the prior art to establish this type of bond between an organic compound and a metal.
  • it can be obtained by synthesizing the nanoparticles by reduction of a metal salt corresponding to the metal which must constitute the core thereof by means of said at least bifunctional compounds.
  • it can also be obtained by replacing, on nanoparticles formed from a metallic core covered with a labile compound, this compound with the at least bifunctional compounds.
  • the reaction between the function F2 of the at least bifunctional compounds and the function F3 of the compounds chosen to form the molecules of the second organic coating - which will be designated, in what follows, "grafting reaction” for convenience - may be, it, any reaction of organic chemistry making it possible to link, by any type of bond, preferably covalent, two organic compounds to each other from their respective chemical functions.
  • the molecules of the first organic coating of the nanoparticles are capable of degrading on the surface of the metallic core when they are not grafted with molecules of the second organic coating.
  • This degradation capacity can be either spontaneous, that is to say intrinsically linked to the nature of the molecules used, or result from a treatment of the nanoparticles, for example by means of an appropriate reagent, it being understood that it is appropriate that this treatment does not lead to degradation of the molecules forming the second organic coating.
  • 4-mercaptoaniline which has both the characteristic of being bifunctional, since it comprises a thiol function and an amin function in the para position of a phenyl group, and that of degrading spontaneously, represents an example of compound particularly suitable for carrying out the first organic coating.
  • the molecules of the second organic coating are grafted onto the molecules of the first organic coating by a grafting reaction at the end of which the grafting rate of said molecules of the first organic coating, it is to say the proportion of these molecules on which molecules of the second organic coating are grafted, is less than 100%. It follows that the nanoparticles obtained at the end of the grafting reaction have a first organic coating of which certain molecules are not grafted with molecules of the second organic coating. This is illustrated in FIG.
  • each F1-F2 represents a molecule of the first organic coating which is not grafted with a molecule of the second organic coating
  • • F3-D represents a compound chosen to form the molecules of the second organic coating
  • each Fl-D represents a molecule of the first organic coating grafted by a molecule of the second organic coating.
  • the degradation of the molecules of the first organic coating, which were not grafted by molecules of the second organic coating during the grafting reaction, should quickly lead to the elimination of these molecules from the surface of the metallic core and therefore to the liberation of the zones previously occupied by them which would thus become accessible.
  • the grafting rate of the molecules of the first organic coating can be modulated by varying the respective amounts of nanoparticles and of the compounds chosen to form the molecules of the second organic coating which are reacted during the grafting reaction.
  • this way of operating is not the one that is preferred in the context of the present invention because it risks leading to too partial grafting of the nanoparticles, which is likely to lead, in turn, taking into account degradation of the molecules of the first organic coating, at an insufficient or even zero dispersibility of the nanoparticles in a liquid medium and by instability of the suspensions prepared from these nanoparticles.
  • it is preferred to modulate this grafting rate by playing on the geometric characteristics of the compounds chosen to form the molecules of the second organic coating, and in particular on the steric bulk generated by these molecules.
  • the molecules of the second organic coating are the remains of compounds which, while being able to be of very varied nature (oligomers, polymers, etc.), are capable of: • confer on nanoparticles properties of dispersibility, stability in a liquid medium and resistance to mediums conventionally used in the field of electrochemistry, and this, in a sustainable manner to avoid any phenomenon of aggregation and migration of these nanoparticles in the short , medium and long term, especially when they are involved in electrochemical processes; • preserve the accessibility of the core surface of the nanoparticles; • exempt the nanoparticles from prior activation treatment; and possibly • optimize charge transfers (electronic and ionic) and mass, in the case where the nanoparticles are intended to be used in applications which involve such transfers (fuel cells for example).
  • these molecules are the remains of compounds which have one or more of the following properties: 1. be able to preserve electronic transfers from one nanoparticle to another. To do this, these compounds must have as few saturated CC bonds as possible, since these are unfavorable to electronic transfers, and avoid leading to an excessive increase in the thickness formed by the two organic coatings, the probability of transfers electronic, decreasing quickly with distance. In this regard, it is preferable that the thickness formed by the two organic coatings does not exceed ten nm.
  • compounds capable of preserving electronic transfers mention may be made of polycyclic compounds, and in particular polycyclic anhydrides such as tetraphenylphthalic anhydride, diphenic anhydride or diphenylmaleic anhydride. 2.
  • These compounds can in particular be compounds of small dimensions which have a certain rigidity by the presence of aromatic rings and in which the function F3 is positioned so that the major axis of the molecules of the second organic coating, once grafted onto the molecules of the first coating, is oriented perpendicular rather than parallel to the axis of the covalent bond formed between said function F3 and the function F2 of the molecules of the first organic coating.
  • Examples of such compounds are polyparaphenylenes substituted with at least one function for their grafting on the molecules of the first organic coating. 3.
  • ionizable functional groups capable of relaying and thus making possible the transfer of ionic species.
  • Such compounds are, for example, cyclic anhydrides such as glutaric anhydride, which can optionally be perfluorinated beforehand to exacerbate the ionizable nature of said functional group or groups. 4. have specific characteristics, in terms of chemical affinity, to favor the association of nanoparticles with a particular support, chosen according to the application for which they are intended. Thus, for example, these compounds may be more or less hydrophilic or hydrophobic depending on whether the support will itself be hydrophilic or hydrophobic, or include a polymerizable or copolymerizable species such as a thiophene or a pyrrole. 5.
  • the molecules of the second organic coating are the residues of compounds chosen from thiophenes comprising at least one function for their grafting onto the molecules of the first organic coating, and the mono- and polycyclic anhydrides.
  • the molecules forming the second organic coating are the residues of compounds chosen from thiophene acid chloride, glutaric anhydride, sulfobenzoic anhydride, diphenic anhydride, tetrafluorophthalic anhydride, anhydride tetraphenylphthalic and diphenylmaleic anhydride.
  • the nanoparticles have a size of the order of 1.5 to 10 nm in diameter, and preferably of the order of 1.5 to 5 nm in diameter.
  • the nanoparticles useful according to the invention are capable of being preserved before use and / or of being used in suspension in a solvent suitably chosen according to the degree of polarity of the molecules forming the second organic coating.
  • the solvent used for this purpose is generally a polar aprotic solvent of the dimethyl sulfoxide, dimethylformamide or dimethylacetamide type, but it can also be an apolar solvent such as chloroform or dichloromethane, if it turns out that the nanoparticles are not dispersible in a polar aprotic solvent.
  • the nanoparticles can be stored before use in the form of suspensions, of concentrations of the order of 0.3 to 1 mg / ml, which are then diluted according to the use for which these nanoparticles are intended.
  • these suspensions it is possible to produce thin films, formed from one or more layers of nanoparticles, by deposition on supports of very varied nature and characteristics.
  • these supports can be insulating, ionic conductors, conductors or semiconductors of electricity; they can be made of very diverse materials (metal, glass, carbon, plastic, textile, ...) and present itself as well in finely divided form as in massive form.
  • they can be provided with electrodes.
  • These thin films can be prepared by any of the techniques known to a person skilled in the art for manufacturing such films such as the Langmuir-Blodgett technique, the sequential deposition of self-assembled layers, spontaneous adsorption by chemical grafting or electrochemical, spinning deposition, surface impregnation deposition, electroplating or electrografting, the mechanism of which has been described by Bureau et al. in Macromolecules, 1997, _30, 333 [6] and in Journal of Adhesion, 1996, 58_, 101 [7] as well as by Bureau and Delhalle in Journal of Surface Analysis, 1999, 6 (2), 159 [8].
  • the Langmuir-Blodgett technique the sequential deposition of self-assembled layers, spontaneous adsorption by chemical grafting or electrochemical, spinning deposition, surface impregnation deposition, electroplating or electrografting, the mechanism of which has been described by Bureau et al. in Macromolecules, 1997, _30, 333 [6] and
  • the Langmuir-Blodgett technique which has been widely described in the literature, is, for example, well suited to depositing nanoparticles, monolayer by monolayer, on rigid supports, while surface impregnation is better suited, for example, to deposition of nanoparticles on flexible supports such as textile supports.
  • the term "monolayer” means a layer whose thickness does not exceed the diameter of a nanoparticle when the latter is assimilated to a sphere.
  • nanoparticles As previously described have numerous advantages as catalysts. Indeed, although these nanoparticles have a double organic coating, they demonstrate very interesting catalytic properties and show, in particular, a very high electro-catalytic activity with respect to the reduction of oxygen and oxidation of hydrogen. The same is true of the materials prepared from these nanoparticles.
  • the mass activities measured for monolayers of nanoparticles in accordance with the invention can reach 500 A / g of platinum, a value of 5 times higher than the best results obtained (89.6 A / g of platinum) for a powder formed from platinum dispersed on carbon and introduced into polytetrafluoroethylene [9].
  • Another advantage of nanoparticles lies in the fact that, if the molecules forming their second organic coating are suitably chosen, their catalytic properties are manifested without it being necessary to subject them beforehand to any activation treatment. In other words, they are immediately active.
  • nanoparticles although spontaneously active, appear not to exhibit optimal performance in an acid medium, it turns out that it is possible to significantly improve their performance by subjecting them beforehand to a treatment in medium basic, which may in particular consist in immersing the nanoparticles, possibly already in the form of a film, in a solution of a strong base such as a 1M sodium hydroxide solution for several minutes, even several tens of minutes.
  • medium basic which may in particular consist in immersing the nanoparticles, possibly already in the form of a film, in a solution of a strong base such as a 1M sodium hydroxide solution for several minutes, even several tens of minutes.
  • nanoparticles also demonstrate remarkable properties of dispersibility, stability in a liquid medium and resistance to very acidic or very basic media and with high ionic strengths. As a result, these nanoparticles are particularly easy to handle and, above all, that their catalysis properties are very stable over time. So the nanoparticles can be preserved or.
  • the use of nanoparticles as electrocatalysts is of particular interest in devices for producing electrical energy and, in particular, in fuel cells.
  • the present invention therefore also relates to a device for producing electrical energy, which comprises nanoparticles as previously defined.
  • this device is preferably a fuel cell.
  • the use of nanoparticles as catalysts is also of great interest in the field of detection and determination of chemical or biological species, in particular in solution, and in particular in sensors or multisensors.
  • the molecules forming the second organic coating are chosen so as to specifically recognize the species or the chemical or biological species to be detected or measured and to interact with them.
  • the invention therefore also relates to a nanoparticle which comprises a metallic core containing at least one platinoid or an alloy of a platinoid, a first organic coating formed of molecules fixed on the surface of the metallic core and a second organic coating formed of molecules different from the molecules forming the first organic coating and which are grafted onto the molecules of the first organic coating, and in which the molecules forming the second organic coating are residues of a compound chosen from mono- and polycyclic anhydrides.
  • the molecules forming the second organic coating of this nanoparticle are the remains of a compound chosen from glutaric anhydride, sulfobenzoic anhydride, diphenic anhydride, tetrafluorophthalic anhydride, tetraphenylphthalic anhydride and diphenylmaleic anhydride.
  • the metallic core of this nanoparticle consists of platinum, a platinum alloy or a mixture of the two, while, according to yet another preferred arrangement of the invention, the molecules forming the first organic coating are residues of 4-mercaptoaniline.
  • FIG. 1 already commented on, schematically represents a nanoparticle before and after a grafting reaction.
  • FIGS. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F and 2G schematically illustrate 7 different grafting reactions applied to nanoparticles with a platinum core functionalized by a first coating consisting of residues of 4-mercaptoaniline.
  • FIG. 3 represents a photograph taken with an electron microscope in transmission of a Langmuir film produced from a suspension, two years old, of nanoparticles grafted by the reaction illustrated in FIG. 2A.
  • FIG. 1 already commented on, schematically represents a nanoparticle before and after a grafting reaction.
  • FIGS. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F and 2G schematically illustrate 7 different grafting reactions applied to nanoparticles with a platinum core functionalized by a first coating consisting of residues of 4-mercaptoaniline.
  • FIG. 3 represents a photograph taken with an electron microscope in transmission of a
  • FIG. 4 represents the voltammograms obtained by cyclic voltammetry, in an acid medium initially saturated with oxygen, for Langmuir-Blodgett films respectively composed of nanoparticles grafted by the reactions illustrated in FIGS. 2A and 2B.
  • FIG. 5 represents the voltammograms obtained by cyclic voltammetry, in basic medium initially saturated with oxygen, for Langmuir-Blodgett films respectively composed of nanoparticles grafted by the reactions illustrated in FIGS. 2C and 2D.
  • FIG. 5 represents the voltammograms obtained by cyclic voltammetry, in basic medium initially saturated with oxygen, for Langmuir-Blodgett films respectively composed of nanoparticles grafted by the reactions illustrated in FIGS. 2C and 2D.
  • FIG. 6 represents the voltammogram obtained by cyclic voltammetry, in an acid medium initially saturated with hydrogen, for a Langmuir-Blodgett film composed of nanoparticles grafted by the reaction illustrated in FIG. 2A.
  • FIGS. 7A and 7B represent the spectra obtained by X-ray induced photoelectron spectroscopy for a Langmuir-Blodgett film composed of nanoparticles grafted by the reaction illustrated in FIG. 2A, before and after application to this film of extended electrochemical cycles in the medium acid.
  • FIG. 7A and 7B represent the spectra obtained by X-ray induced photoelectron spectroscopy for a Langmuir-Blodgett film composed of nanoparticles grafted by the reaction illustrated in FIG. 2A, before and after application to this film of extended electrochemical cycles in the medium acid.
  • FIG. 8 represents the voltammograms obtained by cyclic voltammetry, in an acid medium initially saturated with oxygen, for Langmuir-Blodgett films composed of nanoparticles grafted by the reaction illustrated in FIG. 2F, with and without polarization of these films.
  • FIG. 9 represents the voltammograms obtained by cyclic voltammetry, in an acid medium initially saturated with oxygen, for Langmuir-Blodgett films respectively composed of nanoparticles grafted by the reactions illustrated in FIGS. 2F, 2A and 2G.
  • FIG. 9 represents the voltammograms obtained by cyclic voltammetry, in an acid medium initially saturated with oxygen, for Langmuir-Blodgett films respectively composed of nanoparticles grafted by the reactions illustrated in FIGS. 2F, 2A and 2G.
  • Nanoparticles are prepared comprising a platinum core and a first organic coating resulting from the binding of 4-mercaptoaniline molecules to this core by following the following operating protocol.
  • solution 1, solution 2 and solution 3 three solutions are prepared, hereinafter called solution 1, solution 2 and solution 3.
  • Solution 1 is obtained by dissolving 300 mg of platinum tetrachloride in 75 ml of hexylamine. It is orange in color.
  • Solution 2 is obtained by dissolving 300 mg of sodium borohydride in 40 ml of a water / methanol mixture (50/50) followed, after complete dissolution of the sodium borohydride, by adding 20 ml of hexylamine.
  • Grafted nanoparticles are prepared by subjecting nanoparticles functionalized according to Example 1 and freshly prepared (taking into account the ability presented by 4-mercaptoaniline to degrade spontaneously) to one of the reactions grafting illustrated in Figures 2A to 2G. These reactions are all carried out in the presence of a large excess of compound to be grafted relative to the amount of amino functions carried by functionalized nanoparticles.
  • the grafting reactions are carried out as follows. We start by dispersing the functionalized nanoparticles in a volume of a suitable solvent and the suspension obtained is maintained under magnetic stirring and under nitrogen for about fifteen minutes. The compound to be grafted is then directly introduced into this suspension, optionally with a compound capable of trapping the by-products of the grafting reaction. The reaction medium is stirred for 12 hours under nitrogen, then transferred to a centrifuge tube in which there is added a large excess of a solvent intended to cause precipitation of the nanoparticles. Once this has been produced, the reaction medium is centrifuged and the supernatant, which most often contains a large part of the excess of grafting molecules used in the reaction, is discarded.
  • the precipitate of nanoparticles is then washed and centrifuged from one to four times with a solvent capable of solubilizing the molecules of the grafting compound which, although unreacted, would be likely to remain with the nanoparticles, without however dispersing the latter. It is sometimes necessary to use a mixture of solvents for washing the precipitate (s) or to redisperse the nanoparticles and have them precipitate again. Finally, in some cases, the solvent used for the reaction should be evaporated in vacuo before washing (s) of the precipitate.
  • the powder of grafted nanoparticles thus obtained is dried under vacuum or under nitrogen. It can then be used to prepare suspensions of grafted nanoparticles of desired concentrations, in general from 0.3 to 2 mg / ml.
  • the solvent used for this purpose is generally a polar aprotic solvent of the dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF) or dimethylacetamide (DMA) type, or an apolar solvent of the chloroform or dichloromethane type, if the grafted nanoparticles are not dispersible in the solvents polar aprotics. More precisely, the grafting reactions illustrated in FIGS. 2A to 2G are carried out using: Grafting reaction in FIG.
  • a so-called “spreading" suspension by adding 1 ml of chloroform or dichloromethane to 0.5 ml of the suspension for which it is desired to check the stability over time. Then, 1.2 ml of the spreading suspension is spread on the surface of the water contained in a Langmuir tank measuring, for example, 45 cm long by 6.5 cm wide. The nanoparticles are compressed laterally until a surface pressure previously chosen, for example 4 mN / m, is reached. The length of the film of nanoparticles thus obtained is measured and its area is calculated by multiplying this length by the width of the tank.
  • the area occupied on average by each mass unit of nanoparticles in the monolayer is determined.
  • FIG. 3 represents a photograph taken with an electronic microscope in transmission of a Langmuir film produced from a two-year-old suspension of nanoparticles grafted by the reaction illustrated in FIG. 2A, and taken at l air / water interface of a Langmuir tank. This film was obtained by applying a surface pressure of 4 mN / m.
  • EXAMPLE 4 Electrochemical Activity of Grafted Nanoparticles with Respect to the Reduction of Oxygen in an Acid Medium
  • the electrochemical activity of grafted nanoparticles with respect to the reduction of oxygen in an acid medium is appreciated in subjecting Langmuir-Blodgett films (monolayers on a support) - hereinafter "LB films" - composed of grafted nanoparticles to cyclic voltammetry tests in a 1M sulfuric acid solution.
  • a spreading suspension is prepared by adding 0.5 ml of a suspension containing 0.5 mg of grafted nanoparticles per ml of DMSO, 0.82 ml of dichloromethane or chloroform, and 0.18 ml of a 5.4.10 -4 M solution of behenic acid in chloroform, this acid being intended to facilitate the vertical transfer of the film of nanoparticles grafted on the support. Then, 1 ml of the spreading suspension is spread on the surface of the water contained in a Langmuir tank (45 cm x 6.5 cm) and a film is formed by lateral compression at a surface pressure of 28 mN / m.
  • the surface occupied by the nanoparticles is of the order of 50% of the total surface of the film, the rest being occupied by behenic acid.
  • the film is then transferred vertically onto a support, at 0.5 cm / min, by the Langmuir-Blodgett technique, the support being provided with a gold electrode. Voltammetry tests are carried out, in a conventional manner, on LB films of grafted nanoparticles without prior electrochemical treatment of these films and after saturation with 0 2 of the acid solution.
  • FIG. 4 represents the voltammograms, recorded at a scanning speed of 20 mV / s, for two films of different grafted nanoparticles, composed respectively of nanoparticles grafted by the reaction illustrated in FIG. 2A (curve 1) and nanoparticles grafted by the grafting reaction illustrated in FIG. 2B (curve 2).
  • the potentials are expressed in mV relative to a standard hydrogen electrode (ESH).
  • FIG. 4 shows that the electrochemical activities of the two types of grafted nanoparticles are extremely close to each other, the electric current density of the reduction peak being, for the two films, between 230 and 240 ⁇ A / cm 2 .
  • the reduction process disappears when the acid solution is oxygenated by a stream of nitrogen.
  • EXAMPLE 5 Electrochemical Activity of Grafted Nanoparticles with Respect to the Reduction of Oxygen in Basic Medium
  • the electrochemical activity of grafted nanoparticles with respect to the reduction of oxygen in Basic medium is assessed by submitting LB films of grafted nanoparticles, prepared as described in Example 4, in voltampero- tests cyclic measurement which is carried out under the same conditions as those of Example 4, except that the solution used does not contain sulfuric acid, but 1M sodium hydroxide.
  • FIG. 5 represents the voltammograms, recorded at a scanning speed of 20 mV / s, for two films of different grafted nanoparticles, composed respectively of nanoparticles grafted by the reaction illustrated in FIG.
  • FIG. 5 shows that the electrochemical activities of the two types of grafted nanoparticles are extremely close to one another. the other, the electric current density of the reduction peak being, for the two films, between 570 and
  • Example 6 Electrochemical Activity of nanoparticles grafted vis-à-vis the oxidation of hydrogen in an acid medium
  • the electrochemical activity 'nanoparticles grafted vis-à-vis the oxidation of hydrogen in an acid medium is appreciated by subjecting LB films of grafted nanoparticles, prepared as described in Example 4, to cyclic voltammetry tests which are carried out under the same conditions as those of Example 4, except that one uses an acid solution initially saturated with H 2 .
  • FIG. 6 represents the voltammogram, recorded at a scanning speed of 20 mV / s, for a film composed of nanoparticles grafted by the reaction illustrated in FIG. 2A.
  • the potentials are expressed in this figure in mV relative to a standard hydrogen electrode (ESH).
  • Example 7 Stability of the electrochemical activity of grafted nanoparticles The stability of the electrochemical activity of grafted nanoparticles with respect to the reduction of oxygen in acidic and basic media is verified by subjecting LB films of grafted nanoparticles, prepared as described in Example 4, to voltammetric tests which are carried out under the same conditions as those of Examples 4 and 5, but, on the one hand, by varying the age of the suspensions of grafted nanoparticles from which are directed the films, and, on the other hand, by submitting or not previously said films to electrochemical cycles.
  • EXAMPLE 8 Stability in Acid Medium of the Second Organic Coating of Grafted Nanoparticles The stability in acid medium of the second organic coating of grafted nanoparticles is assessed by subjecting LB films of grafted nanoparticles, prepared as described in Example 4, to electrochemical cycles. prolonged, in a solution of sulfuric acid IM, and by analyzing these films by spectroscopy of photoelectrons induced by X-rays before and after these cycles. In this experiment, the electrochemical cycles are carried out at the speed of 50 mV / s under an oxygen atmosphere, and between 800 and -50 mV / ESH.
  • FIGS. 7A and 7B show the spectra recorded for films of nanoparticles grafted by the reaction illustrated in FIG.
  • FIG. 7A relates to the electrons 4f of platinum
  • FIG. 7B relates to the electrons S2p of sulfur.
  • the shapes of the spectra obtained respectively before (spectra 1 and 3) and after the cycles (spectra 2 and 4) show, for each type of electron, a remarkable similarity, testifying to a remarkable stability of the second organic coating.
  • the peak centered on 163 eV corresponds to the second organic coating of the nanoparticles
  • the peak centered on 169 eV corresponds to the sulfate ions which are inserted in the films.
  • the semi-quantitative analyzes resulting from these characterizations before and after treatment of the films in acid medium made it possible to show that the relationship between the intensities of the platinum peaks and of the sulfur peaks of the second organic coating does not change in a way significant (1.72 after the cycles versus 1.44 before the cycles), thus testifying to a remarkable stability of the overall composition of the nanoparticles.
  • Example 10 Modulation of the electrochemical activity of grafted nanoparticles by the choice of the second organic coating LB films respectively composed of nanoparticles grafted by the reactions illustrated in FIGS. 2F, 2A and 2G, and prepared as described in Example 4, are subjected to cyclic voltammetry tests in acid medium (H 2 S0 IM) under the same conditions as those of Example 4. The results are presented in FIG. 9 which shows the voltammograms, recorded at a scanning speed of 20 mV / s, for a film of grafted nanoparticles by the reaction illustrated in FIG. 2F (curve 1), for a film of grafted nanoparticles by the reaction illustrated in FIG.
  • EXAMPLE 11 Influence of a Treatment in Basic Medium on the Electrochemical Performance of Grafted Nanoparticles The Influence of a Treatment in Basic Medium on the Electrochemical Performance of Grafted Nanoparticles is Assessed by Comparing the Electrochemical Activities Observed in Basic Medium respectively (IM NaOH ) and in an acid medium (H 2 S0 IM) for LB films of nanoparticles grafted by the reaction illustrated in FIG. 2A, before and after a treatment consisting in immersing these nanoparticle films for 30 min in sodium hydroxide in the presence of oxygen.
  • the electrochemical activities are evaluated by cyclic voltammetry tests which are carried out on LB films prepared from said nanoparticles as described in Example 4, the tests in basic medium being carried out under the same conditions as those of Example 5, while the tests in an acid medium are carried out under the same conditions as those of Example 4.
  • the results are presented in FIG.

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Abstract

L'invention se rapporte à l'utilisation de nanoparticules comprenant un coeur métallique contenant au moins un platinoïde ou un alliage d'un platinoïde, un premier enrobage organique formé de molécules fixées sur la surface du coeur métallique et un deuxième enrobage organique formé de molécules différentes des molécules formant le premier enrobage organique et qui sont greffées sur des molécules du premier enrobage organique, en tant que catalyseurs. Elle se rapporte également à de nouvelles nanoparticules utiles comme catalyseurs. Domaines d'application dispositifs de production d'énergie électrique, en particulier dans des piles à combustible, dispositifs de détection ou dosage d'une ou plusieurs espèces chimiques ou biologiques, en particulier dans des capteurs ou multicapteurs.

Description

UTILISATION DE NANOPARTICULES A CŒUR METALLIQUE ET DOUBLE ENROBAGE ORGANIQUE EN TANT QUE CATALYSEURS ET NANOPARTICULES UTILES COMME CATALYSEURS DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte à l'utilisation de nanoparticules présentant un cœur métallique, plus précisément à base d'un platinoïde ou d'un alliage d'un platinoïde, et un double enrobage organique, comme catalyseurs. Elle se rapporte également à des nanoparticules ainsi constituées . Les nanoparticules visées par la présente invention allient des propriétés catalytiques et, notamment, électrocatalytiques, remarquables à des propriétés de dispersibilité et de stabilité en milieu liquide très satisfaisantes. Elles sont donc susceptibles d'être utilisées dans tous les domaines dans lesquels des processus catalytiques et, en particulier, électrocatalytiques sont mis en jeu et, notamment, dans des dispositifs de production d'énergie électrique comme les piles à combustible. Par ailleurs, dans la mesure où il est possible d'ajouter, aux propriétés catalytiques de ces nanoparticules, des propriétés de reconnaissance spécifique vis-à-vis d'espèces chimiques ou biologiques, elles sont également susceptibles d'être employées dans des dispositifs de détection ou de dosage d'espèces chimiques ou biologiques tels que des capteurs ou des multicapteurs, dans lesquels la transduction de l'interaction spécifique entre lesdites espèces et les nanoparticules utilise les propriétés catalytiques de ces dernières .
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Dans les dispositifs de type piles à combustible, le platine, les autres platinoïdes et leurs alliages sont utilisés, essentiellement sous forme très finement divisée (nanoparticules) , comme catalyseurs anodiques et cathodiques, c'est-à-dire pour accélérer les réactions de dissociation de l'hydrogène à l'anode et de réduction de l'oxygène à la cathode. Compte tenu de leur rareté et de leur coût, il est très important d'optimiser le fonctionnement de ce type de catalyseurs et de s'assurer que la plus grande quantité possible des nanoparticules introduites dans les dispositifs participent effectivement aux processus électrocatalytiques. A ces contraintes, s'en ajoute une autre qui réside dans le fait que le fonctionnement optimal du catalyseur doit être suffisamment pérenne pour que le dispositif ait une durée de vie suffisante. En effet, au cours du fonctionnement du dispositif, les nanoparticules assurant l' électrocatalyse subissent des phénomènes de migration et de croissance par coalescence qui se traduisent par une modification progressive de ces nanoparticules et, partant, par une réduction de leurs performances catalytiques initiales . Ces problèmes récurrents conduisent, dans la pratique, à introduire dans les dispositifs des charges de platine importantes . L'élaboration de nanoparticules minérales enrobées d'un composant organique est très présente dans la littérature. On note, en particulier au cours des dix dernières années, de nombreuses publications dans lesquelles des nanoparticules minérales constituées de métaux nobles ou non, d'oxydes métalliques ou de sulfures sont stabilisées par des enrobages organiques permettant de faciliter leur manipulation en milieu liquide. Alors que les enrobages initialement proposés étaient formés de polymères ou de surfactants, ils sont, de plus en plus souvent, constitués de molécules qui possèdent une fonction chimique (acide, thiol, phosphate, isocyanate, ...) permettant leur accrochage à la surface des nanoparticules . Lorsqu'il s'agit d'exploiter les propriétés catalytiques de nanoparticules métalliques, qui ont pour siège la surface métallique de ces nanoparticules, l'approche consistant à les enrober de façon optimale pour les stabiliser de façon durable et pouvoir les manipuler aisément en milieu liquide apparaît a priori pour l'homme du métier en contradiction avec le maintien d'une disponibilité de la surface métallique de ces nanoparticules la plus favorable possible au processus électrocatalytique que l'on cherche à exploiter. C'est sans doute la raison pour laquelle les enrobages organiques classiquement proposés à ce jour pour stabiliser des nanoparticules métalliques destinées à servir de catalyseurs sont des polymères qui stabilisent ces nanoparticules essentiellement par des effets stériques, comme l'alcool polyvinylique, l'acide polyacrylique et la poly (n-vinylpyrrolidone) • Les liens chimiques assurant la fixation de ces polymères sur la surface métallique des nanoparticules ne sont ni nombreux, ni très forts, en sorte qu'ils sont susceptibles d'être détruits par les milieux adaptés à l'expression des phénomènes électrochimiques et qui se caractérisent par des pH très acides ou, au contraire, très basiques et par des forces ioniques élevées. Une telle destruction se traduit bien évidemment par la perte de l'effet stabilisant initialement recherché. Des enrobages organiques constitués de surfactants, ioniques ou neutres, sont également connus . Les molécules de surfactant doivent être suffisamment longues pour avoir un effet stabilisant et possèdent des chaînes de groupements méthylène (-CH2)n a priori peu adaptées aux transferts de charges électroniques ou ioniques mis en jeu dans les processus électrocatalytiques. De plus, dans ce cas également, les liens chimiques assurant la fixation des molécules de surfactant sur la surface métallique des nanoparticules sont relativement faibles et donc sensibles aux conditions particulières de pH et de force ionique des milieux se prêtant à 1 'électrochimie. Par ailleurs, certains Auteurs ont préconisé l'utilisation de polymères ou copolymeres stabilisants pourvus de groupements chimiques susceptibles d'améliorer les transferts de charges ou de masse intervenant dans les processus électrocatalytiques, et notamment pour des applications aux piles à combustible. Ainsi, par exemple, le brevet américain n° 6,462,095 [1] décrit des nanoparticules de platine stabilisées par un polymère ou copolymère échangeur de cations du type polyaryléther cétone sulfonée, polyéther suifone sulfonée, poly(acrylo- nitrile/butadiène/styrène) sulfoné ou encore poly- (α, β,γ-trifluorostyrène/acide sulfonique) . Enfin, toujours dans le contexte de l' électrocatalyse, ont été proposées des molécules stabilisantes aptes à former des interactions fortes avec la surface métallique des nanoparticules. Il s ' git de molécules portant des fonctions thiol qui établissent des liaisons iono-covalentes avec de nombreux métaux. Ce type d'interactions conduit à des taux élevés de couverture des nanoparticules qui laissent peu de surface métallique disponible pour les processus électrocatalytiques. Ainsi, par exemple, les nanoparticules d'or stabilisées par des alkylthiolates décrites par Maye et al . dans Langmuir, 2000, 16, 7520- 7523, [2], et par Lou et al . dans Chem. Commun . , 2001, 473-474, [3], ne montrent une activité électrochimique qu'après un traitement d'activation. Ce traitement d'activation, qui est réalisé dans des conditions de forte oxydation électrochimique, impose, d'une part, l'élimination de l'enrobage organique de stabilisation et, d'autre part, une modification des caractéristiques de la surface métallique des nanoparticules comme rapporté par Luo et al . dans Catalysis Today, 2000, 2790, 1-12, [4], ce qui peut s'avérer problématique en condition d'utilisation de ces nanoparticules comme catalyseurs dans un dispositif. En effet, concernant, par exemple, l'élimination de l'enrobage organique de stabilisation, celle-ci risque sérieusement de conduire à des phénomènes de migration des nanoparticules de nature à réduire au cours du temps leurs performances catalytiques et à rendre, de plus, difficile leur récupération lors de la phase de recyclage du dispositif en fin de vie. Le problème se pose, par conséquent, de disposer de catalyseurs constitués de nanoparticules à base de platine, d'un autre platinoïde ou d'un alliage de ceux-ci qui, tout en présentant des propriétés catalytiques optimales, soient aisément dispersibles et stables en milieu liquide et ce, de façon durable de manière à ce que, d'une part, elles soient facilement manipulables une fois mises en suspension et, d'autre part, la pérennité de leurs performances catalytiques soit assurée. Dans la demande de brevet français publiée sous le n° 2 783 051 [5] , une équipe de chercheurs comprenant l'un des Inventeurs de la présente invention, a décrit l'utilisation de nanoparticules constituées d'un cœur métallique, pouvant notamment être de platine, d'une première couronne formée de molécules organiques fixées sur ce cœur et d'une deuxième couronne formée de molécules organiques, différentes des précédentes et greffées sur les molécules de la première couronne, sous forme de films minces pour la détection d'espèces chimiques, ainsi que des capteurs chimiques incluant de tels films en tant que couches sensibles. Dans cette demande de brevet, la deuxième couronne organique des nanoparticules assure les propriétés d'interaction sélective des films minces avec l'espèce ou les espèces chimiques à détecter ; le cœur métallique des nanoparticules assure la possibilité de mesurer une variation de conductivite électrique des films minces, tandis que la première couronne organique sert, elle, essentiellement à assurer la fixation de la deuxième couronne organique sur ledit cœur métallique. Or, dans le cadre de leurs travaux, les Inventeurs ont constaté que, contre toute attente, des nanoparticules comportant, à l'instar de celles décrites dans la référence [5] , un cœur en platine et un double enrobage organique, sont douées de propriétés catalytiques, et en particulier électrocatalytiques, remarquables et ce, sans qu'il soit nécessaire de les soumettre à un quelconque traitement d'activation. Ils ont également constaté que ces nanoparticules présentent des propriétés très satisfaisantes de dispersibilité, de stabilité en milieu liquide et de résistance aux milieux très acides ou très basiques et à forces ioniques élevées classiquement utilisés dans le domaine de 1 'électrochimie. C'est cette constatation qui est à la base de la présente invention .
EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc, en premier lieu, pour objet l'utilisation de nanoparticules comprenant : - un cœur métallique contenant au moins un platinoïde ou un alliage d'un platinoïde, - un premier enrobage organique formé de molécules fixées sur la surface du cœur métallique, et - un deuxième enrobage organique formé de molécules différentes des molécules du premier enrobage organique et qui sont greffées sur des molécules du premier enrobage organique, en tant que catalyseurs . Dans ce qui précède et ce qui suit, on entend par "platinoïde" , un métal choisi parmi le platine, l'iridium, le palladium, le ruthénium et l'osmium, et par " alliage d 'un platinoïde" , un alliage comprenant au moins un platinoïde, cet alliage pouvant être naturel comme l'osmiridium (alliage naturel d'iridium et d'osmium) ou non naturel comme un alliage de platine et de fer, de platine et de cobalt ou encore de platine et de nickel. De préférence, le cœur métallique des nanoparticules est constitué de platine ou d'un alliage de platine ou encore d'un mélange des deux. Dans l'utilisation conforme à l'invention, les molécules du premier enrobage organique servent principalement à permettre le greffage des molécules du deuxième enrobage organique, tandis que les molécules du deuxième enrobage organique assurent une amélioration significative de la stabilité des nanoparticules en suspension dans un milieu liquide, les deux enrobages devant permettre les phénomènes de transport de charges et de matière ainsi que l'accessibilité de la surface du cœur métallique nécessaire à l'expression des propriétés catalytiques des nanoparticules. Conformément à l'invention, les molécules du premier enrobage organique sont, de préférence, fixées sur la surface du cœur métallique par une liaison chimique à fort caractère covalent, c'est-à- dire par une liaison covalente ou iono-covalente. De ce fait, selon une première disposition préférée de l'invention, les molécules du premier enrobage organique, qui sont, de préférence, identiques les unes aux autres pour une même particule, sont les restes de composés au moins bifonctionnels, c'est-à- dire de composés qui possèdent au moins deux fonctions chimiques libres : une première fonction dénommée, ci- après, " fonction FI " et apte à former une liaison chimique à fort caractère covalent avec la surface du cœur métallique pour leur fixation sur cette surface, et une deuxième fonction dénommée, ci-après, " fonction F2" et apte à réagir avec au moins une fonction portée par les composés choisis pour former les molécules du deuxième enrobage organique pour leur greffage par ces dernières . En corollaire, les molécules du deuxième enrobage organique, qui sont également, de préférence, identiques les unes aux autres pour une même particule, sont les restes de composés qui comportent au moins une fonction chimique libre qui est dénommée, ci-après, "fonction F3" et qui est apte à réagir avec la fonction F2 du composé bifonctionnel précité. Dans ce qui précède et dans ce qui suit, on entend par "restes de composés" , la partie de ces composés qui subsiste sur les nanoparticules lorsqu'ils sont : • soit fixés sur la surface du cœur métallique et, éventuellement, greffés par une molécule du deuxième enrobage organique, s'il s'agit de restes formant le premier enrobage organique ; • soit greffés sur une molécule du premier enrobage organique, s'il s'agit de restes formant le deuxième enrobage organique. Conformément à l'invention, la formation d'une liaison chimique covalente ou iono-covalente entre la fonction Fl des composés au moins bifonctionnels choisis pour former les molécules du premier enrobage organique et la surface du cœur métallique peut être obtenue par l'un quelconque des procédés utilisés dans l'état de la technique pour établir ce type de liaisons entre un composé organique et un métal. Ainsi, par exemple, elle peut être obtenue en synthétisant les nanoparticules par réduction d'un sel métallique correspondant au métal devant en constituer le cœur au moyen desdits composés au moins bifonctionnels. En variante, elle peut également être obtenue en remplaçant, sur des nanoparticules formées d'un cœur métallique recouvert d'un composé labile, ce composé par les composés au moins bifonctionnels. La réaction entre la fonction F2 des composés au moins bifonctionnels et la fonction F3 des composés choisis pour former les molécules du deuxième enrobage organique - que l'on désignera, dans ce qui suit, "réaction de greffage" par commodité - peut être, elle, n'importe quelle réaction de la chimie organique permettant de lier, par tout type de liaison, préférentiellement covalente, deux composés organiques l'un à l'autre à partir de leurs fonctions chimiques respectives . Selon une autre disposition préférée de l'invention, les molécules du premier enrobage organique des nanoparticules sont capables de se dégrader à la surface du cœur métallique lorsqu'elles ne sont pas greffées par des molécules du deuxième enrobage organique. Cette capacité de dégradation peut être soit spontanée, c'est-à-dire intrinsèquement liée à la nature des molécules utilisées, soit résulter d'un traitement des nanoparticules, par exemple au moyen d'un réactif approprié, étant entendu qu'il convient que ce traitement n'entraîne pas une dégradation des molécules formant le deuxième enrobage organique. La 4-mercaptoaniline, qui présente à la fois la caractéristique d'être bifonctionnelle, puisqu'elle comporte une fonction thiol et une fonction amin en position para d'un groupe phényle, et celle de se dégrader de façon spontanée, représente un exemple de composé convenant particulièrement bien à la réalisation du premier enrobage organique. Selon encore une autre disposition préférée de l'invention, les molécules du deuxième enrobage organique sont greffées sur les molécules du premier enrobage organique par une réaction de greffage à l'issue de laquelle le taux de greffage desdites molécules du premier enrobage organique, c'est-à-dire la proportion de ces molécules sur lesquelles sont greffées des molécules du deuxième enrobage organique, est inférieur à 100%. Il en résulte que les nanoparticules obtenues au terme de la réaction de greffage présentent un premier enrobage organique dont certaines molécules ne sont pas greffées par des molécules du deuxième enrobage organique . Ceci est illustré sur la figure 1 qui représente schématiquement une nanoparticule avant et à l'issue d'une réaction de greffage conduite conformément à l'invention, et dans laquelle : • chaque F1-F2 représente une molécule du premier enrobage organique non greffée par une molécule du deuxième enrobage organique ; • F3-D représente un composé choisi pour former les molécules du deuxième enrobage organique ; tandis que • chaque Fl-D représente une molécule du premier enrobage organique greffée par une molécule du deuxième enrobage organique. Cette dernière disposition préférée permettrait, conjointement avec l'utilisation de composés capables d'une dégradation spontanée ou provoquée pour former le premier enrobage organique, d'assurer une accessibilité de la surface du cœur métallique des nanoparticules. En effet, la dégradation des molécules du premier enrobage organique, qui n'ont pas été greffées par des molécules du deuxième enrobage organique au cours de la réaction de greffage, devrait rapidement conduire à l'élimination de ces molécules de la surface du cœur métallique et, partant, à la libération des zones antérieurement occupées par elles qui deviendraient, ainsi, accessibles. Conformément à l'invention, le taux de greffage des molécules du premier enrobage organique peut être modulé en jouant sur les quantités respectives de nanoparticules et des composé s choisi s pour former les molécules du deuxième enrobage organique qui sont mises à réagir au cours de la réaction de greffage. Toutefois, cette façon d'opérer n'est pas celle que l'on privilégie dans le cadre de la présente invention car elle risque de conduire à un greffage trop partiel des nanoparticules, lequel est susceptible de conduire, à son tour, compte tenu de la dégradation des molécules du premier enrobage organique, à une dispersibilité insuffisante, voire nulle, des nanoparticules en milieu liquide et par une instabilité des suspensions préparées à partir de ces nanoparticules . Ainsi, selon l'invention, on préfère moduler ce taux de greffage en jouant sur les caractéristiques géométriques des composés choisis pour former les molécules du deuxième enrobage organique, et notamment sur l'encombrement stérique généré par ces molécules. Selon encore une autre disposition préférée de l'invention, les molécules du deuxième enrobage organique sont les restes de composés qui, tout en pouvant être de nature très variée (oligomères, polymères, ...) , sont aptes à : • conférer aux nanoparticules des propriétés de dispersibilité, de stabilité en milieu liquide et de résistance aux milieux classiquement utilisés dans le domaine de l 'électrochimie, et ce, de façon durable pour éviter tout phénomène d'agrégation et de migration de ces nanoparticules à court, moyen et long termes, notamment lorsqu'elles interviennent dans des processus électrochimiques ; • préserver l'accessibilité de la surface du cœur des nanoparticules ; • dispenser les nanoparticules d'un traitement préalable d'activation ; et éventuellement • optimiser les transferts de charges (électroniques et ioniques) et de masse, dans le cas où les nanoparticules sont destinées à être utilisées dans des applications qui mettent en jeu de tels transferts (piles à combustible par exemple) . En particulier, ces molécules sont les restes de composés qui présentent une ou plusieurs des propriétés suivantes : 1. être aptes à préserver les transferts électroniques d'une nanoparticule à l'autre. Pour ce faire, ces composés doivent présenter le moins possible de liaisons C-C saturées, car celles-ci sont défavorables aux transferts électroniques, et éviter de conduire à une augmentation trop importante de l'épaisseur formée par les deux enrobages organiques, la probabilité des transferts électroniques diminuant, en effet, rapidement avec la distance. A cet égard, il est préférable que l'épaisseur formée par les deux enrobages organiques ne dépasse pas une dizaine de nm. A titre d'exemples de composés aptes à préserver les transferts électroniques, on peut citer les composés polycycliques, et notamment les anhydrides poly- cycliques comme l'anhydride tétraphénylphtalique, l'anhydride diphenique ou l'anhydride diphenylmaleique. 2. présenter des caractéristiques structurales permettant d'obtenir un taux de greffage minimal tout en conférant aux nanoparticules des propriétés de dispersibilité et de stabilité en milieu liquide satisfaisantes. Ces composés peuvent notamment être des composés de petites dimensions qui présentent une certaine rigidité par la présence de cycles aromatiques et dans lesquels la fonction F3 est positionnée de telle sorte que le grand axe des molécules du deuxième enrobage organique, une fois greffées sur les molécules du premier enrobage, est orienté perpendiculairement plutôt que parallèlement à l'axe de la liaison covalente formée entre ladite fonction F3 et la fonction F2 des molécules du premier enrobage organique. Des exemples de tels composés sont des polyparaphenylenes substitués par au moins une fonction pour leur greffage sur les molécules du premier enrobage organique. 3. comporter un ou plusieurs groupements fonctionnels ionisables aptes à relayer et rendre ainsi possible le transfert d'espèces ioniques. De tels composés sont, par exemple, des anhydrides cycliques comme l'anhydride glutarique, que l'on peut éventuellement perfluorer préalablement pour exacerber le caractère ionisable dudit ou desdits groupements fonctionnels . 4. présenter des caractéristiques propres, en termes d'affinité chimique, à favoriser l'association des nanoparticules avec un support particulier, choisi en fonction de l'application à laquelle elle sont destinées. Ainsi, par exemple, ces composés pourr ont être plus ou moins hydrophiles ou hydrophobes selon que le support sera lui-même hydrophile ou hydrophobe, ou comporter une espèce polymérisable ou copolymérisable comme un thiophène ou un pyrrole. 5. manifester des propriétés de reconnaissance spécifique vis-à-vis d'une ou plusieurs espèces chimiques ou biologiques (acide aminé, protéine, sucre, fragment d'ADN ou d'ARN, ...) , dans le cas où les nanoparticules sont destinées à être utilisées dans des systèmes de détection et de dosage et, notamment, dans des capteurs ou multicapteurs . De préférence, les molécules du deuxième enrobage organique sont les restes de composés choisis parmi les thiophenes comportant au moins une fonction pour leur greffage sur les molécules du premier enrobage organique, et les anhydrides mono- et polycycliques . De manière particulièrement préférée, les molécules formant le deuxième enrobage organique sont les restes de composés choisis parmi le chlorure d'acide de thiophène, l'anhydride glutarique, l'anhydride sulfobenzoïque, l'anhydride diphenique, l'anhydride tétrafluorophtalique, l'anhydride tétra- phénylphtalique et l'anhydride diphenylmaleique. Selon encore une autre disposition préférée de l'invention, les nanoparticules ont une taille de l'ordre de 1,5 à 10 nm de diamètre, et de préférence de l'ordre de 1,5 à 5 nm de diamètre. Compte tenu de leurs propriétés de dispersibilité et de stabilité en milieu liquide, les nanoparticules utiles selon l'invention sont susceptibles d'être conservées avant usage et/ou d'être utilisées en suspension dans un solvant convenablement choisi en fonction du degré de polarité des molécules formant le deuxième enrobage organique. Le solvant utilisé à cet effet est généralement un solvant aprotique polaire du type diméthylsulfoxyde, diméthyl- formamide ou diméthylacétamide, mais il peut également être un solvant apolaire tel que le chloroforme ou le dichloromethane, s'il s'avère que les nanoparticules ne sont pas dispersibles dans un solvant aprotique polaire. En particulier, les nanoparticules peuvent être conservées avant usage sous la forme de suspensions, de concentrations de l'ordre de 0,3 à 1 mg/ml, que l'on dilue ensuite en fonction de l'usage auquel ces nanoparticules sont destinées . A partir de ces suspensions, il est possible de réaliser des films minces, formés d'une ou plusieurs couches de nanoparticules, par dépôt sur des supports de nature et de caractéristiques très variées . En effet, ces supports peuvent être isolants, conducteurs ioniques, conducteurs ou semi-conducteurs de l'électricité ; ils peuvent être constitués de matériaux très divers (métal, verre, carbone, plastique, textile, ...) et se présenter aussi bien sous forme finement divisée que sous forme massive. En outre, ils peuvent être munis d'électrodes. Ces films minces peuvent être préparés par l'une quelconque des techniques connues de l'homme du métier pour fabriquer de tels films comme la technique de Langmuir-Blodgett, le dépôt séquentiel de couches auto-assemblées, l'adsorption spontanée par greffage chimique ou électrochimique, le dépôt à la tournette, le dépôt par imprégnation superficielle, l 'électrodéposition ou encore l' électrogreffage dont le mécanisme a été décrit par Bureau et al. dans Macromolecules, 1997, _30, 333 [6] et dans Journal of Adhésion, 1996, 58_, 101 [7] ain si que par Bureau et Delhalle dans Journal of Surface Analysis, 1999, 6 (2 ) , 159 [8]. La technique de Langmuir-Blodgett, qui a largement été décrite dans la littérature, est, par exemple, bien adaptée au dépôt de nanoparticules, monocouche par monocouche, sur des supports rigides, tandis que l'imprégnation superficielle convient mieux, par exemple, au dépôt de nanoparticules sur des supports souples du type supports textiles . Au sens de la présente invention, on entend par "monocouche", une couche dont l'épaisseur ne dépasse pas le diamètre d'une nanoparticule lorsque celle-ci est assimilée à une sphère. La souplesse offerte par l'approche utilisée selon l'invention et qui consiste à greffer un deuxième enrobage organique, dont on peut contrôler les caractéristiques comme la densité et la polarité, permet de favoriser l'association des nanoparticules avec un support présentant des caractéristiques de surface particulières. Ainsi, l'association des nanoparticules avec des nanotubes de carbone apparaît présenter un intérêt tout particulier dans certaines applications électrochimiques comme la production d'énergie électrique dans des piles à combustible. En effet, enrober des nanotubes de carbone, hydrophobes ou rendus hydrophiles, par des nanoparticules devrait permettre d'améliorer considérablement le fonctionnement de ce type de piles en rassemblant de façon intime, à l'échelle nanométrique, un conducteur électronique et un catalyseur. Les nanoparticules telles que précédemment décrites, présentent en tant que catalyseurs, de nombreux avantages . En effet, bien que ces nanoparticules possèdent un double enrobage organique, elles font preuve de propriétés catalytiques très intéressantes et montrent, en particulier, une activité électro- catalytique très élevée vis-à-vis de la réduction de l'oxygène et de l'oxydation de l'hydrogène. Il en est de même des matériaux préparés à partir de ces nanoparticules. Ainsi, par exemple, les activités massiques mesurées pour des monocouches de nanoparticules conformes à l'invention selon la même méthodologie et dans les mêmes conditions expérimentales que celles décrites par Génies et al . dans Electrochimica Acta, 1998, 44, 1317-1327 [9], peuvent atteindre 500 A/g de platine, soit une valeur 5 fois supérieure aux meilleurs résultats obtenus (89,6 A/g de platine) pour une poudre formée de platine dispersé sur du carbone et introduite dans du poly- tétrafluoroéthylène [9] . Un autre avantage des nanoparticules réside dans le fait que, si les molécules formant leur deuxième enrobage organique sont convenablement choisies, leurs propriétés catalytiques se manifestent sans qu'il soit nécessaire de les soumettre préalablement à un quelconque traitement d'activation. En d'autres termes, elles sont d'emblée actives. Ceci étant, lorsque des nanoparticules, bien que spontanément actives, apparaissent ne pas présenter des performances optimales en milieu acide, il s'avère qu'il est possible d'améliorer de manière très significative leurs performances en les soumettant préalablement à un traitement en milieu basique, lequel peut notamment consister à immerger les nanoparticules, éventuellement déjà sous la forme d'un film, dans une solution d'une base forte comme une solution de soude 1M pendant plusieurs minutes, voire plusieurs dizaines de minutes . Par ailleurs, les nanoparticules font également preuve de propriétés remarquables de dispersibilité, de stabilité en milieu liquide et de résistance aux milieux très acides ou très basiques et à forces ioniques élevées. Il en résulte que ces nanoparticules sont particulièrement faciles à manipuler et, surtout, que leurs propriétés de catalyse sont très stables dans le temps. Ainsi, les nanoparticules peuvent être conservées ou. utilisées pendant plusieurs années dans des milieux liquides sans risque d'altération de leurs performances catalytiques. Elles offrent, de plus, l'avantage de pouvoir être parfaitement adaptées à l'usage auquel elles sont destinées. En effet, en choisissant convenablement les composés destinés à former les deux enrobages organiques des nanoparticules, et en particulier celui destiné à former le deuxième enrobage organique, il est possible de moduler et donc d'optimiser certaines de leurs propriétés en vue d'un usage particulier, comme leur capacité à préserver les transferts de charges électroniques ou d'espèces ioniques, leur affinité vis-à-vis d'un support, leur aptitude à 1 'électrodéposition ou encore leur aptitude à reconnaître spécifiquement une ou plusieurs espèces chimiques ou biologiques et à interagir avec elles . Enfin, elles présentent l'avantage supplémentaire de pouvoir être fabriquées par des procédés simples à mettre en œuvre, faisant appel à des techniques classiques de la chimie organique, et à des coûts compatibles avec une exploitation industrielle. Compte tenu de ce qui précède, l'utilisation des nanoparticules en tant qu' électrocatalyseurs, présente un intérêt tout particulier dans des dispositifs de production d'énergie électrique et, notamment, dans des piles à combustible. La présente invention a donc également pour objet un dispositif de production d'énergie électrique, qui comprend des nanoparticules telles que précédemment dé inies . Conformément à l'invention, ce dispositif est, de préférence, une pile à combustible. L'utilisation des nanoparticules comme catalyseurs présente également un grand intérêt dans le domaine de la détection et du dosage d'espèces chimiques ou biologiques, notamment en solution, et en particulier dans des capteurs ou multicapteurs . Dans ce cas, les molécules formant le deuxième enrobage organique sont choisies de sorte à reconnaître spécifiquement l'espèce ou les espèces chimiques ou biologiques devant être détectées ou dosées et à interagir avec elles. Soit l'interaction spécifique entre les molécules du deuxième enrobage organique et cette ou ces espèces génère une espèce secondaire vis-à-vis de laquelle les nanoparticules ont une activité catalytique, par exemple, H202 ou tout autre sonde redox, alors il est possible de mesurer, par application d'un potentiel adapté, un courant proportionnel à la quantité d'espèce secondaire produite et, partant, un signal électrique reflétant le degré d'interaction spécifique. Soit l'interaction spécifique entre les molécules formant de deuxième enrobage organique et la ou lesdites espèces ne génère pas de sonde redox, auquel cas celle-ci peut être introduite dans le milieu contenant l'espèce ou les espèces que l'on cherche à détecter ou à doser. L'interaction spécifique entre les molécules l'interaction spécifique entre les molécules du deuxième enrobage organique et ladite ou lesdites espèces se traduit alors par une modification du courant lié à l'activité catalytique des nanoparticules vis-à-vis de la sonde redox ainsi introduite dans le milieu. Parmi les nanoparticules dont l'utilisation en tant que catalyseurs a été décrite ci-avant, il en est qui ont déjà été décrites dans la littérature. Tel est le cas des nanoparticules à cœur de platine, comportant un premier enrobage organique formé de restes de 4-mercaptoaniline et un deuxième enrobage organique formé de restes de chlorure d'acide de thiophène, qui sont connues de la référence [5] . D'autres, par contre, n'ont, à la connaissance des Inventeurs, jamais été proposées à ce jour comme celles dont le deuxième enrobage organique est formé par les restes de molécules d'anhydrides mono- ou polycycliques . L'invention a donc encore pour objet une nanoparticule qui comprend un cœur métallique contenant au moins un platinoïde ou un alliage d'un platinoïde, un premier enrobage organique formé de molécules fixées sur la surface du cœur métallique et un deuxième enrobage organique formé de molécules différentes des molécules formant le premier enrobage organique et qui sont greffées sur les molécules du premier enrobage organique, et dans laquelle les molécules formant le deuxième enrobage organique sont des restes d'un composé choisi parmi les anhydrides mono- et polycycliques. Selon une disposition préférée de l'invention, les molécules formant le deuxième enrobage organique de cette nanoparticule sont les restes d'un composé choisi parmi l'anhydride glutarique, l'anhydride sulfobenzoïque, l'anhydride diphenique, l'anhydride tétrafluorophtalique, l'anhydride tétra- phénylphtalique et l'anhydride diphenylmaleique. Selon une autre disposition préférée de l'invention, le cœur métallique de cette nanoparticule est constitué de platine, d'un alliage de platine ou d'un mélange des deux, tandis que, selon encore une autre disposition préférée de l'invention, les molécules formant le premier enrobage organique sont des restes de 4-mercaptoaniline . D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture du complément de description qui suit, qui se rapporte à des exemples de préparation de nanoparticules utiles conformément à 1 ' invention et de démonstration de leurs propriétés, et qui se réfère aux dessins annexés. Bien entendu, ces exemples ne sont donnés qu'à titre d'illustrations de l'objet de l'invention et ne constituent en aucun cas une limitation de cet objet. Par commodité, l'expression " nanoparticule fonctionnalisée" sert à désigner, dans ce qui suit, une nanoparticule ne comportant, sur le cœur métallique, qu'un premier enrobage organique, tandis que l'expression "nanoparticule greffée" sert à désigner une nanoparticule qui comporte, de plus, un deuxième enrobage organique suite au greffage de molécules sur des molécules dudit premier enrobage.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1, déjà commentée, représente schématiquement une nanoparticule avant et à l'issue d'une réaction de greffage. Les figures 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F et 2G illustrent schématiquement 7 réactions différentes de greffage appliquées à des nanoparticules à cœur de platine fonctionnalisées par un premier enrobage constitué de restes de 4-mercaptoaniline. La figure 3 représente une photographie prise au microscope électronique en transmission d'un film de Langmuir réalisé à partir d'une suspension, âgée de deux ans, de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2A. La figure 4 représente les voltampéro- grammes obtenus par voltampérométrie cyclique, en milieu acide initialement saturé en oxygène, pour des films de Langmuir-Blodgett respectivement composés de nanoparticules greffées par les réactions illustrées sur les figures 2A et 2B. La figure 5 représente les voltampéro- grammes obtenus par voltampérométrie cyclique, en milieu basique initialement saturé en oxygène, pour des films de Langmuir-Blodgett respectivement composés de nanoparticules greffées par les réactions illustrées sur les figures 2C et 2D. La figure 6 représente le voltampérogramme obtenu par voltampérométrie cyclique, en milieu acide initialement saturé en hydrogène, pour un film de Langmuir-Blodgett composé de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2A. Les figures 7A et 7B représentent les spectres obtenus par spectroscopie de photoélectrons induits par rayons X pour un film de Langmuir-Blodgett composé de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2A, avant et après application à ce film de cycles électrochimiques prolongés en milieu acide. La figure 8 représente les voltampéro- grammes obtenus par voltampérométrie cyclique, en milieu acide initialement saturé en oxygène, pour des films de Langmuir-Blodgett composés de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2F, avec et sans polarisation de ces films. La figure 9 représente les voltampéro- grammes obtenus par voltampérométrie cyclique, en milieu acide initialement saturé en oxygène, pour des films de Langmuir-Blodgett respectivement composés de nanoparticules greffées par les réactions illustrées sur les figures 2F, 2A et 2G. La figure 10 représente les voltampéro- grammes obtenus par voltampérométrie cyclique en milieu basique et en milieu acide initialement saturés en oxygène, pour des films de Langmuir-Blodgett composés de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2A, respectivement avant et après un traitement de ces nanoparticules en milieu basique. EXEMPLES
Exemple 1 : Préparation de nanoparticules fonctionnalisées On prépare des nanoparticules comprenant un cœur de platine et un premier enrobage organique résultant de la fixation de molécules de 4- mercaptoaniline sur ce cœur en suivant le protocole opératoire suivant. On prépare, tout d'abord, trois solutions respectivement dénommées ci-après solution 1, solution 2 et solution 3. La solution 1 est obtenue en dissolvant 300 mg de tétrachlorure de platine dans 75 ml d'hexylamine. Elle est de couleur orangée. La solution 2 est obtenue par dissolution de 300 mg de borohydrure de sodium dans 40 ml d'un mélange eau/méthanol (50/50) suivie, après complète dissolution du borohydrure de sodium, de l'addition de 20 ml d'hexylamine. La solution 3 est, elle, obtenue en dissolvant 330 mg de disulfure de 4-mercaptoaniline dans 30 ml d'un mélange méthanol/hexylamine (50/50) . A t=0, la solution 2 est mélangée à la solution 1 sous agitation vigoureuse. Le mélange prend une couleur marron foncée en quelques secondes. A t=20-60 secondes, la solution 3 est ajoutée au mélange précédent, et à t=250 secondes, 200 ml d'eau sont introduits dans le milieu réactionnel. A t=15 minutes, ce milieu réactionnel est transféré dans une ampoule à décanter. La phase organique est isolée et lavée trois fois avec 200 ml d'eau pure. La phase organique est ensuite réduite au rotavapeur à une température d'environ 35PC jusqu'à ce qu'elle ne soit plus que de 3 à 4 ml. Elle est ensuite transférée dans un tube à centrifugation dans lequel se trouvent 300 mg de disulfure de 4-mercaptoaniline dissous dans 15 ml d'éthanol, et laissée sous agitation pendant toute une nuit avant d'être centrifugée. Le surnageant, qui contient un excès de disulfure de 4- mercaptoaniline, est éliminé et le précipité noir restant au fond du tube est lavé avec 30 ml d'un mélange éthanol/diéthyléther (33:66 v:v) pendant 2 minutes puis de nouveau centrifugé. Le surnageant est éliminé. Le précipité noir est à lavé avec du diéthyléther avant d'être séché pendant 10 à 15 minutes sous flux d'azote. La poudre résultante présente une proportion massique de 20% pour la partie organique et de 80% pour le platine.
Exemple 2 : Préparation de nanoparticules greffées On prépare des nanoparticules greffées en soumettant des nanoparticules fonctionnalisées conformément à l'exemple 1 et fraîchement préparées (compte tenu de l'aptitude présentée par la 4- mercaptoaniline à se dégrader spontanément) à l'une des réactions de greffage illustrées sur les figures 2A à 2G. Ces réactions sont toutes menées en présence d'un large excès de composé à greffer par rapport à la quantité de fonctions aminé portées par les nanoparticules fonctionnalisées. Pour ce faire, sachant que 20% de la masse des nanoparticules fonctionnalisées correspondent aux restes de mercaptoaniline fixés (sous forme de thiolates) sur le cœur de platine, et que cette dernière présente une masse molaire de 124 g, on calcule le nombre de moles du composé à greffer devant être utilisées pour que celui-ci soit en excès, par exemple de 5 à 10, par rapport au nombre de moles de restes de mercaptoaniline fixés sur les nanoparticules fonctionnalisées et, partant, au nombre de fonctions aminé portées par eux. Les solvants sont préalablement séchés sur tamis moléculaire et sont utilisés dans des volumes propres à obtenir des concentrations en nanoparticules fonctionnalisées de l'ordre de 4 à 10 mg par cm3. D'une manière générale, les réactions de greffage sont réalisées comme suit. On commence par disperser les nanoparticules fonctionnalisées dans un volume d'un solvant adapté et on maintient la suspension obtenue sous agitation magnétique et sous azote pendant une quinzaine de minutes . Le composé à greffer est alors directement introduit dans cette suspension, éventuellement avec un composé apte à piéger les sous-produits de la réaction de greffage. Le milieu réactionnel est agité pendant 12 heures sous azote, puis transféré dans un tube à centrifugation dans lequel il est additionné d'un fort excès d'un solvant destiné à provoquer la précipitation des nanoparticules. Une fois celle-ci produite, le milieu réactionnel est centrifugé et le surnageant, qui contient le plus souvent une grande partie de l'excès de molécules de greffage utilisé dans la réaction, est écarté . Le précipité de nanoparticules est ensuite lavé et centrifugé de une à quatre fois avec un solvant capable de solubiliser les molécules du composé de greffage qui, bien que n'ayant pas réagi, seraient susceptibles de rester avec les nanoparticules, sans disperser toutefois ces dernières. Il est parfois nécessaire d'utiliser un mélange de solvants pour le (s) lavage (s) du précipité ou de redisperser les nanoparticules et de les faire précipiter à nouveau. Enfin, dans certains cas, il convient d'évaporer sous vide le solvant utilisé pour la réaction avant de procéder au (x) lavage (s) du précipité. La poudre de nanoparticules greffées ainsi obtenue est séchée sous vide ou sous azote. Elle peut alors être utilisée pour préparer des suspensions de nanoparticules greffées de concentrations désirées, en général de 0,3 à 2 mg/ml. Le solvant utilisé à cet effet est généralement un solvant aprotique polaire du type diméthylsuifoxyde (DMSO) , diméthylformamide (DMF) ou diméthylacétamide (DMA) , ou un solvant apolaire du type chloroforme ou dichloromethane, si les nanoparticules greffées ne sont pas dispersibles dans les solvants aprotiques polaires. De façon plus précise, les réactions de greffage illustrées sur les figures 2A à 2G sont réalisées en utilisant : Réaction de greffage de la figure 2A : Masse de nanoparticules fonctionnalisées : 25 mg Solvant : DMA : 5 ml Composé de greffage : chlorure d'acide de thiophène : 26 μl (excès de 6) Piégeage de HC1 : diméthylaminopyridine : 20 mg Solvants de précipitation/lavage : acétonitrile
Réaction de greffage de la figure 2B : Masse de nanoparticules fonctionnalisées : 18 mg Solvant : DMSO : 2 ml Composé de greffage : anhydride glutarique : 45 mg (excès de 10) Solvants de précipitation/lavage : acétonitrile
Réaction de greffage de la figure 2C : Masse de nanoparticules fonctionnalisées : 10 mg Solvant : DMA : 2 ml Composé de greffage : anhydride sulfobenzoïque : 29 mg (excès de 10) Evaporation du DMA Solvants de lavage : acétonitrile
Réaction de greffage de la figure 2D : Masse de nanoparticules fonctionnalisées : 9 mg Solvant : DMSO : 2 ml Composé de greffage : anhydride tétrafluoro- phtalique : 15 mg (excès de 6) Solvant de précipitation : eau Solvant de lavage : acétone
Réaction de greffage de la figure 2E : Masse de nanoparticules fonctionnalisées : 18 mg Solvant : DMSO : 5 ml Composé de greffage : bromobenzyloxycarbonyloxy- succinimide : 89 mg (excès de 10) Evaporation du DMSO Solvant de lavage : acétonitrile
Réaction de greffage de la figure 2F : Masse de nanoparticules fonctionnalisées : 22 mg Solvant : DMSO : 4 ml Composé de greffage : l-hexyl-4- (4-isothiocyanato- phényl)bicyclo[2.2.2. ] octane : 100 mg (excès de 10) Précipitation du produit dans le milieu réactionnel Solvants de lavage : DMSO/acétone
Réaction de greffage de la figure 2G : Masse de nanoparticules fonctionnalisées : 26 mg Solvant : DMSO : 5 ml Composé de greffage : anhydride tétraphényl- phtalique : 180 mg (excès de 6) Solvant de précipitation : éthanol (4 ml)/ diéthyléther (20 ml) Redissolution dans du DMSO (4 ml) Reprécipitation dans éthanol (4 ml)/ diéthyléther (20 ml) Lavage : diéthyléther.
Ce sont les nanoparticules greffées ainsi obtenues qui sont utilisées dans les exemples qui suivent . Exemple 3 : Stabilité dans le temps de suspensions de nanoparticules fonctionnalisées et de nanoparticules greffées La stabilité dans le temps de suspensions de nanoparticules fonctionnalisées ou greffées est contrôlée en traçant les isothermes de compression, enregistrés à 20°C et à l'interface air-eau d'une cuve de Langmuir, de films de Langmuir (monocouches flottantes) réalisés à partir de cette suspension, sitôt sa préparation (t=0) , puis à différents stades de son vieillissement. La procédure d'établissement de ces isothermes est classique. Elle consiste à préparer, à différents temps t, une suspension dite "d'épandage" en ajoutant 1 ml de chloroforme ou de dichloromethane à 0,5 ml de la suspension dont on souhaite vérifier la stabilité dans le temps. Puis, on épand 1,2 ml de la suspension d'épandage à la surface de l'eau contenue dans une cuve de Langmuir mesurant, par exemple, 45 cm de long sur 6,5 cm de large. On comprime latéralement les nanoparticules jusqu'à atteindre une pression superficielle préalablement choisie, par exemple de 4 mN/m. On mesure la longueur du film de nanoparticules ainsi obtenu et on calcule sa surface en multipliant cette longueur par la largeur de la cuve. Connaissant la concentration massique en nanoparticules de la suspension d'épandage, on détermine l'aire occupée en moyenne par chaque unité de masse de nanoparticules dans la monocouche. On peut également, sur la base d'une estimation de la masse molaire des particules, déterminer l'aire occupée en moyenne par chaque nanoparticule . Si la suspension de nanoparticules est stable dans le temps, en ce sens qu'elle n'est le siège d'aucun phénomène d'agrégation des nanoparticules, alors on retrouve aux différents temps t, pour une même quantité de nanoparticules épandue, une aire par unité de masse de nanoparticules ou par nanoparticule constante ou sensiblement constante dans le temps . Au contraire, si la suspension est instable, alors la valeur de l'aire par unité de masse de nanoparticules ou de l'aire par nanoparticule diminue au cours du temps, un agrégat formé de plusieurs particules occupant, en effet, une surface inférieure à celle occupée par le même nombre de particules présentes sous forme individualisée. Le tableau 1 ci-après présente, à titre d'exemple, les valeurs de l'aire occupée en moyenne par chaque nanoparticule dans des films de Langmuir réalisés à partir de deux suspensions de nanoparticules dans le DMSO, la première suspension étant constituée de nanoparticules fonctionnalisées préparées conformément à l'exemple 1, la seconde suspension étant constituée de nanoparticules greffées par la réaction de la figure 2A, et ce, à t=0 et après 1 mois (t=l mois) et 7 mois (t=7 mois) de vieillissement desdites suspensions. TABLEAU 1
Ce tableau montre que l'aire par nanoparticule diminue de façon très significative au fur et à mesure du vieillissement de la suspension de nanoparticules fonctionnalisées, traduisant l'existence d'un phénomène d'agrégation de ces nanoparticules, alors qu'elle reste sensiblement constante dans le cas de la suspension de nanoparticules greffées. Par ailleurs, la figure 3 représente une photographie prise au microscope électronique en transmission d'un film de Langmuir réalisé à partir d'une suspension, âgée de deux ans, de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2A, et prélevée à l'interface air/eau d'une cuve de Langmuir. Ce film a été obtenu en appliquant une pression superficielle de 4 mN/m. La figure 3 montre l'absence d'agrégats de nanoparticules au sein du film, confirmant ainsi le maintien à long terme de la stabilité de la suspension de nanoparticules greffées . Exemple 4 : Activité électrochimique de nanoparticules greffées vis-à-vis de la réduction de l'oxygène en milieu acide L'activité électrochimique de nano- particules greffées vis-à-vis de la réduction de l'oxygène en milieu acide est appréciée en soumettant des films de Langmuir-Blodgett (monocouches sur un support) - ci-après "films LB" - composés de nanoparticules greffées à des tests de voltampérométrie cyclique dans une solution d'acide sulf rique 1M. En pratique, on prépare une suspension d'épandage en ajoutant 0,5 ml d'une suspension contenant 0,5 mg de nanoparticules greffées par ml de DMSO, 0,82 ml de dichloromethane ou de chloroforme, et 0,18 ml d'une solution 5,4.10-4 M d'acide béhénique dans du chloroforme, cet acide étant destiné à faciliter le transfert vertical du film de nanoparticules greffées sur le support. Puis, on épand 1 ml de la suspension d'épandage à la surface de l'eau contenue dans une cuve de Langmuir (45 cm x 6,5 cm) et on forme un film par compression latérale à une pression superficielle de 28 mN/m. Dans ces conditions, la surface occupée par les nanoparticules est de l'ordre de 50% de la surface totale du film, le reste étant occupé par l'acide béhénique . Le film est ensuite transféré verticalement sur un support, à 0,5 cm/mn, par la technique de Langmuir-Blodgett, le support étant muni d'une électrode d'or. Les tests de voltampérométrie sont réalisés, de façon classique, sur les films LB de nanoparticules greffées sans traitement électrochimique préalable de ces films et après saturation en 02 de la solution acide. A titre d'exemple, la figure 4 représente les voltampérogrammes, enregistrés à une vitesse de balayage de 20 mV/s, pour deux films de nanoparticules greffées différentes, composés respectivement de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2A (courbe 1) et de nanoparticules greffées par la réaction de greffage illustrée sur la figure 2B (courbe 2) . Sur cette figure, les potentiels sont exprimés en mV par rapport à une électrode standard à hydrogène (ESH) . La figure 4 montre que les activités électrochimiques des deux types de nanoparticules greffées sont extrêmement proches l'une de l'autre, la densité de courant électrique du pic de réduction se situant, pour les deux films, entre 230 et 240 μA/cm2. Le processus de réduction disparaît lorsqu'on désoxygène la solution acide par un courant d'azote.
Exemple 5 : Activité électrochimique de nanoparticules greffées vis-à-vis de la réduction de l'oxygène en milieu basique L'activité électrochimique de nanoparticules greffées vis-à-vis de la réduction de l'oxygène en milieu basique est appréciée en soumettant des films LB de nanoparticules greffées, préparés comme décrit dans l'exemple 4, à des tests de voltampéro- métrie cyclique que l'on réalise dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 4, à ceci près que la solution utilisée ne contient pas de l'acide sulfurique, mais de la soude 1M. A titre d'exemple, la figure 5 représente les voltampérogrammes, enregistrés à une vitesse de balayage de 20 mV/s, pour deux films de nanoparticules greffées différentes, composés respectivement de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2C (courbe 1) et de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2D (courbe 2) . Comme précédemment, les potentiels sont exprimés sur cette figure en mV par rapport à une électrode standard à hydrogène (ESH) . Au cours des premiers cycles, la densité de courant électrique du pic de réduction est similaire à celle observée en milieu H2S0 . Lorsque l'on prolonge l'expérience, cette densité de courant électrique augmente puis se stabilise aux valeurs montrées sur la figure 5. Là également, la figure 5 montre que les activités électrochimiques des deux types de nanoparticules greffées sont extrêmement proches l'une de l'autre, la densité de courant électrique du pic de réduction se situant, pour les deux films, entre 570 et
580 μA/cm2. Par ailleurs, le processus de réduction disparaît lorsqu'on désoxygène la solution basique par un courant d'azote. Exemple 6 : Activité électrochimique de nanoparticules greffées vis-à-vis de l'oxydation de l'hydrogène en milieu acide L'activité électrochimique ' de nano- particules greffées vis-à-vis de l'oxydation de l'hydrogène en milieu acide est appréciée en soumettant des films LB de nanoparticules greffées, préparés comme décrit dans l'exemple 4, à des tests de voltampérométrie cyclique que l'on réalise dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 4, à ceci près que l'on utilise une solution acide initialement saturée en H2. A titre d'exemple, la figure 6 représente le voltampérogramme, enregistré à une vitesse de balayage de 20 mV/s, pour un film composé de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2A. Comme précédemment, les potentiels sont exprimés sur cette figure en mV par rapport à une électrode standard à hydrogène (ESH) .
Exemple 7 : Stabilité de l'activité électrochimique de nanoparticules greffées La stabilité de l'activité électrochimique de nanoparticules greffées vis-à-vis de la réduction de l'oxygène en milieux acide et basique est vérifiée en soumettant des films LB de nanoparticules greffées, préparés comme décrit dans l'exemple 4, à des tests voltampérométriques qui sont réalisés dans les mêmes conditions que celles des exemples 4 et 5, mais, d'une part, en faisant varier l'âge des suspensions de nanoparticules greffées à partir desquelles sont réalisés les films, et, d'autre part, en soumettant ou non préalablement lesdits films à des cycles électrochimiques . Ces cycles électrochimiques sont effectués à la vitesse de 50 mV/s sous atmosphère d'oxygène, entre 800 et -50 mV/ESH en milieu acide (H2S0 IM) et entre 200 et -850 mV/ESH en milieu basique (NaOH IM) . Le tableau 2 ci-après présente les densités de courant électrique du pic de réduction de l'oxygène enregistrées, à une vitesse de balayage de 20 mV/s, pour des films de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2A. Dans ce tableau, les densités de courant électrique présentées pour la soude sont celles observées après immersion des films pendant 30 mn dans ce milieu sans polarisation. TABLEAU 2
Exemple 8 : Stabilité en milieu acide du deuxième enrobage organique de nanoparticules greffées La stabilité en milieu acide du deuxième enrobage organique de nanoparticules greffées est appréciée en soumettant des films LB de nanoparticules greffées, préparés comme décrit dans l'exemple 4, à des cycles électrochimiques prolongés, dans une solution d'acide sulfurique IM, et en analysant ces films par spectroscopie de photoélectrons induits par rayons X avant et après ces cycles. Dans cette expérience, les cycles électrochimiques sont effectués à la vitesse de 50 mV/s sous atmosphère d'oxygène, et entre 800 et -50 mV/ESH. A titre d'exemple, les figures 7A et 7B montrent les spectres enregistrés pour des films de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2A. La figure 7A concerne les électrons 4f du platine, tandis que la figure 7B concerne les électrons S2p du soufre. Les allures des spectres obtenus respectivement avant (spectres 1 et 3) et après les cycles (spectres 2 et 4) montrent, pour chaque type d'électrons, une remarquable similitude, témoignant d'une remarquable stabilité du deuxième enrobage organique . Pour le soufre, le pic centré sur 163 eV correspond au deuxième enrobage organique des nanoparticules, tandis que le pic centré sur 169 eV correspond aux ions sulfate qui se trouvent insérés dans les films . Par ailleurs, les analyses semi- quantitatives issues de ces caractérisations avant et après traitement des films en milieu acide ont permis de montrer que le rapport entre les intensités des pics de platine et des pics de soufre du deuxième enrobage organique n'évolue pas de façon significative (1,72 après les cycles versus 1,44 avant les cycles), témoignant ainsi d'une remarquable stabilité de la composition globale des nanoparticules.
Exemple 9 : Importance des caractéristiques des molécules du deuxième enrobage organique sur l'activité électrochimique de nanoparticules greffées Des films LB de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2F, préparés comme décrit dans l'exemple 4, sont soumis à des tests de voltampérométrie cyclique en milieu acide (H2S0 IM) dans les mêmes conditions que celles décrites à l'exemple 4, en polarisant ou non ces films. Les résultats sont illustrés sur la figure
8 qui représente les voltampérogrammes, enregistrés à une vitesse de balayage de 20 mV/s, pour un film non polarisée (courbe 1) , pour des films polarisés pendant 30 secondes à 1,95 V/ESH (courbes 2 et 3) et pour des films polarisés pendant 15 minutes à 1,95 V/ESH (courbes 4 et 5) . Comme précédemment, les potentiels sont exprimés sur cette figure en mV par rapport à une électrode standard à hydrogène (ESH) . Cette figure démontre l'importance du choix des molécules formant le deuxième enrobage organique des nanoparticules sur leur activité catalytique. En effet, dans le cas des nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2F, la partie essentielle des molécules du deuxième enrobage organique étant constituée de liaisons C-C de type Sp3, elle s'oppose à l'expression par les nanoparticules de propriétés catalytiques . Ces nanoparticules ne manifestent donc aucune activité électrochimique en l'absence d'un traitement préalable, comme en témoigne la courbe 1 de la figure 8, contrairement aux nanoparticules greffées par les réactions illustrées sur les figures 2A à 2E (voir notamment les exemples 4 à 6) . Par contre, lorsqu'on soumet les monocouches de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2F à des potentiels d'oxydation élevés, on voit apparaître une réponse électrochimique, qui est d'autant plus marquée que le potentiel d'oxydation est appliqué plus longtemps, et qui témoigne d'une dégradation des molécules du deuxième enrobage organique des nanoparticules par ces potentiels d'oxydation.
Exemple 10 : Modulation de l'activité électrochimique de nanoparticules greffées par le choix du deuxième enrobage organique Des films LB respectivement composés de nanoparticules greffées par les réactions illustrées sur les figures 2F, 2A et 2G, et préparés comme décrit dans l'exemple 4, sont soumis à des tests de voltampérométrie cyclique en milieu acide (H2S0 IM) dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 4. Les résultats sont présentés sur la figure 9 qui montre les voltampérogrammes, enregistrés à une vitesse de balayage de 20 mV/s, pour un film de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2F (courbe 1) , pour un film de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2A (courbe 2) et pour un film de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2G (courbe 3) . Là également, les potentiels sont exprimés par rapport à une électrode standard à hydrogène (ESH) . Comme visible sur la figure 9, aucune activité électrochimique significative n'est observée dans le cas des nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2F - et ce, en accord avec les résultats présentés dans l'exemple 9 -, tandis que les nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2G manifestent une activité électrochimique nettement plus élevée que celle des nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2A, pourtant déjà très performantes. Ces résultats confirment donc l'importance du choix des molécules formant le deuxième enrobage organique sur les propriétés électrochimiques des nanoparticules et le fait qu'il est possible, conformément à l'invention, d'adapter, si on le souhaite, les performances catalytiques des nanoparticules à un niveau recherché, en fonction de l'usage auquel elles sont plus particulièrement destinées, en jouant sur le choix des molécules du deuxième enrobage organique. Exemple 11 : Influence d'un traitement en milieu basique sur les performances électrochimiques de nanoparticules greffées L'influence d'un traitement en milieu basique sur les performances électrochimiques des nanoparticules greffées est appréciée en comparant les activités électrochimiques observées respectivement en milieu basique (NaOH IM) et en milieu acide (H2S0 IM) pour des films LB de nanoparticules greffées par la réaction illustrée sur la figure 2A, avant et après un traitement consistant à immerger ces films de nanoparticules pendant 30 mn dans de la soude en présence d'oxygène. Les activités électrochimiques sont évaluées par des tests de voltampérométrie cyclique que l'on réalise sur des films LB préparés à partir desdites nanoparticules comme décrit dans l'exemple 4, les tests en milieu basique étant effectués dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 5, tandis que les tests en milieu acide sont effectués dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 4. Les résultats sont présentés sur la figure 10 qui montre : • courbe 1 : le voltampérogramme obtenu en milieu basique pour un film de nanoparticules avant immersion de 30 mn dans la soude, • courbe 2 : le voltampérogramme obtenu en milieu basique pour un film de nanoparticules après immersion de 30 mn dans la soude, • courbe 3 : le voltampérogramme obtenu en milieu acide pour un film de nanoparticules avant immersion de 30 mn dans la soude, et • courbe 4 : le voltampérogramme obtenu en milieu acide pour un film de nanoparticules après immersion de 30 mn dans la soude, tous ces voltampérogrammes ayant été enregistrés à une vitesse de balayage de 20 mV/s. Cette figure montre qu'un traitement préalable en milieu basique des nanoparticules greffées comme une immersion dans un bain de soude, a pour effet d'augmenter de manière très significative leur activité électrochimique non seulement en milieu basique, mais également en milieu acide où cette augmentation est même plus marquée. Il en résulte qu'un tel traitement est susceptible d'être avantageusement utilisé pour améliorer, si on le souhaite, les propriétés catalytiques de nanoparticules greffées qui sont d'emblée actives en milieu acide mais dont les performances catalytiques apparaissent ne pas être spontanément optimales dans ce milieu.
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Claims

REVENDICATIONS
1. Utilisation de nanoparticules comprenant : - un cœur métallique contenant au moins un platinoïde ou un alliage d'un platinoïde, - un premier enrobage organique formé de molécules fixées sur la surface du cœur métallique, et - un deuxième enrobage organique formé de molécules différentes des molécules du premier enrobage organique et qui sont greffées sur des molécules du premier enrobage organique, en tant que catalyseurs.
2. Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle le cœur métallique des nanoparticules est constitué de platine, d'un alliage de platine ou d'un mélange des deux.
3. Utilisation selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle les molécules du premier enrobage organique sont les restes de composés qui comportent au moins deux fonctions chimiques dont une première fonction pour leur fixation sur la surface du cœur métallique, et une deuxième fonction pour leur greffage par les molécules du deuxième enrobage organique.
4. Utilisation selon la revendication 3, dans laquelle les molécules du deuxième enrobage organique sont les restes de composés comportant au moins une fonction chimique pour leur greffage sur les molécules du premier enrobage organique .
5. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle les molécules du premier enrobage organique sont capables de se dégrader à la surface du cœur métallique lorsqu'elles ne sont pas greffées par des molécules du deuxième enrobage organique.
6. Utilisation selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans laquelle les molécules du premier enrobage organique sont des restes de 4- mercaptoaniline .
7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle, les nanoparticules étant réalisées par un procédé comprenant une réaction de greffage des composés destinés à former les molécules du deuxième enrobage organique sur les molécules du premier enrobage organique, la proportion de molécules du premier enrobage organique sur lesquelles sont greffées des molécules du deuxième enrobage organique est inférieure à 100% à l'issue de cette réaction.
8. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'épaisseur formée par les deux enrobages organiques ne dépasse pas une dizaine de nm.
9. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les molécules du deuxième enrobage organique sont les restes de composés choisis parmi les thiophenes comportant au moins une fonction pour leur greffage sur les molécules du premier enrobage organique et les anhydrides mono- et polycycliques .
10. Utilisation selon la revendication 9, dans laquelle les molécules du deuxième enrobage organique sont les restes de composés choisis parmi le chlorure d'acide de thiophène, l'anhydride glutarique, l'anhydride sulfobenzoïque, l'anhydride diphenique, l'anhydride tétrafluorophtalique, l'anhydride tétraphénylphtalique et l'anhydride diphenylmaleique.
11. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les nanoparticules ont une taille de l'ordre de 1,5 à 10 nm de diamètre et, de préférence, de l'ordre de 1,5 à 5 nm de diamètre .
12. Utilisation selon l'une quelconque des revendications, dans laquelle les nanoparticules sont en suspension dans un solvant.
13. Utilisation selon la revendication 12, dans laquelle la suspension de nanoparticules présente une concentration en nanoparticules de 0,3 à 1 mg/ml.
14. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle les nanoparticules sont sous la forme d'un film mince, déposé sur la surface d'un support.
15. Utilisation selon la revendication 14, dans laquelle le support est une nanotube de carbone.
16. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les nanoparticules sont soumises à un traitement préalable en milieu basique.
17. Utilisation selon la revendication 16, dans laquelle le traitement préalable des nanoparticules consiste à les immerger dans une solution d'une base forte.
18. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les nanoparticules sont utilisées comme électrocatalyseurs.
19. Utilisation selon la revendication 18, dans laquelle les nanoparticules sont utilisées dans un dispositif producteur d'énergie électrique.
20. Utilisation selon la revendication 19, dans laquelle le dispositif producteur d'énergie électrique est une pile à combustible.
21. Utilisation selon la revendication 18, dans laquelle les nanoparticules sont utilisées dans un système de détection ou de dosage d'une ou plusieurs espèces chimiques ou biologiques, en particulier un capteur ou un multicapteur .
22. Dispositif de production d'énergie électrique, qui comprend des nanoparticules telles que définies dans l'une quelconque des revendications 1 à 11.
23. Dispositif selon la revendication 22, qui est une pile à combustible.
24. Nanoparticule comprenant : — un cœur métallique contenant au moins un platinoïde ou un alliage d'un platinoïde, - un premier enrobage organique formé de molécules fixées sur la surface du cœur métallique, et - un deuxième enrobage organique formé de molécules différentes des molécules du premier enrobage organique et qui sont greffées sur des molécules du premier enrobage organique, dans laquelle les molécules du deuxième enrobage organique sont des restes d'un composé choisi parmi les anhydrides mono- et polycycliques.
25. Nanoparticule selon la revendication
24, dans laquelle les molécules formant le deuxième enrobage organique sont les restes d'un composé choisi parmi l'anhydride glutarique, l'anhydride sulfobenzoïque, l'anhydride diphenique, l'anhydride tétrafluorophtalique, l'anhydride tetraphenylphtalique et 1 'anhydride diphenylmaleique.
26. Nanoparticule selon la revendication 24 ou la revendication 25, dans laquelle le cœur métallique est constitué de platine, d'un alliage de platine ou d'un mélange des deux.
27. Nanoparticule selon l'une quelconque des revendications 24 à 26, dans laquelle les molécules du premier enrobage organique sont des restes de 4- mercaptoaniline .
28. Nanoparticule selon l'une quelconque des revendications 24 à 27, qui mesure de l'ordre de
1,5 à 10 nm de diamètre et, de préférence, de l'ordre de 1,5 à 5 nm de diamètre .
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