ANR INSITU
Synthèse de nItrures de fer Nanostructurés :
études in SIlico et operando en vue du conTrôle des phases à l’échelle dU laboratoire
Le projet INSITU vise à identifier les conditions de synthèse menant à des nitrures de fer nanostructurés de composition et structure bien définis. En effet, selon leur composition et structure, ces nanomatériaux ne comportant aucun élément critique, coûteux ou toxique, présentent un fort intérêt comme brique de base dans le développement de batteries, d’électrocatalyseurs pour piles à combustible, pour la production d’hydrogène ou la réduction du CO2[1], ou d’aimants (d’anisotropie ajustable) respectueux de l’environnement. Le procédé original (Figure 1) fait appel à la nitruration de nanoparticules de fer zerovalent bien calibrées par l’ammoniac.[1,2]
Figure 1 : Principe d’obtention des nitrures de fer nanostructurés
Le processus de nitruration est étudié à l’échelle de la particule unique, tant d’un point de vue expérimental in operando par microscopie électronique en transmission, que d’un point de vue théorique. Une attention particulière est portée aux intermédiaires de synthèse (différentes phases et espèces gazeuses formées) et à l’homogénéité des nanoparticules finales. Sur la base de la confrontation des résultats, le transfert de ces connaissances pour la production de nitrures de fer nanostructurés à l’échelle macroscopique est alors mis en oeuvre, et les propriétés des matériaux évaluées. Ce projet s’appuie sur un partenariat entre quatre laboratoires aux compétences complémentaires (Figure 2) : synthèse de nanomatériaux (LCC-Toulouse), études structurales (MPQ-Paris), modélisation (LPCNO-Toulouse) et étude de propriétés magnétiques (CEMES-Toulouse).
Figure 2 : Structure du projet
Financement : ANR-25-CE50-7591-01, 2025-2029
Coordinatrice : Catherine AMIENS, en collaboration avec Marc RESPAUD (CEMES), Romuald POTEAU, Chiara DINOI, et Iker Del ROSAL (LPCNO), Christian RICOLLEAU et Jaysen NELAYAH (LMPQ).
Doctorant recruté : Paul RETAIL (01-09-2026/31-08-2029), thèse en co-direction LCC (C. Amiens)-LMPQ (C. Ricolleau).
Post-doc recruté : Berta MARTINEZ-I-BACHS (01-01-2027/31-12-2027), LPCNO.
[1] Easy access to Fe2N nanomaterials from Fe nanocrystals and investigation of their electrocatalytic properties for the water electrolysis and CO2 reduction. Azadeh EDALAT, Laure VENDIER, Catherine AMIENS, Marc RESPAUD, Pierre ROBLIN, Jérôme ESVAN, Quyen T. NGUYEN, Duc N. NGUYEN, Vu T. TRAN, Ly T. LE, Phong D. TRAN, Frederic DUMESTRE. RSC Advances, 2025, 15, 48862 – 48875. https://hal.science/hal-05407034v1
[2] Nitridation of Zerovalent Fe Nanoparticles: A Parametric Study towards Sustainable Synthesis of Fe Nitride Nanomaterials. Azadeh EDALAT, Pierre LECANTE, Catherine AMIENS, Marc RESPAUD, 10th World Congress on Recent Advances in Nanotechnology (RAN2025), Apr 2025, Barcelone, Spain. Paper No. ICNNFC 114/1-5. https://hal.science/hal-05548757v1
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