1. Unraveling the Role of Alkali Cations in the Growth Mechanism of Gd2O2S Nanoparticles
- Author
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Andrea Gauzzi, Thi Kim-Chi Le, Anh-Minh Nguyen, Patrick Le Griel, Sophie Carenco, Clément Sanchez, David Carriere, Clément Larquet, Xavier Frogneux-Plé, Isabelle Génois, Novel Advanced Nano-Objects (LCMCP-NANO), Matériaux Hybrides et Nanomatériaux (LCMCP-MHN), Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chaire Chimie des matériaux hybrides, Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-IDEX-0004,SUPER,Sorbonne Universités à Paris pour l'Enseignement et la Recherche(2011), ANR-16-CE09-0005,OxySUN,Nanomatériaux d'oxysulfures et oxynitrures pour l'électrocatalyse(2016), ANR-14-CE08-0003,DIAMONS,Phases denses intermédiaires liquides et amorphes comme modèle alternatif pour la synthèse de nanoparticules d'oxydes(2014), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
- Subjects
Lanthanide ,Alkali ions ,Chemistry ,General Chemical Engineering ,Organic solvent ,Inorganic chemistry ,Nanoparticle ,02 engineering and technology ,General Chemistry ,[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry ,010402 general chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Alkali metal ,01 natural sciences ,0104 chemical sciences ,Materials Chemistry ,0210 nano-technology ,Mechanism (sociology) ,Colloidal synthesis - Abstract
International audience; Alkali cations are required for the colloidal synthesis of Ln$_2$O$_2$S nanoplates in organic solvent. Based on a thorough experimental analysis using various lanthanides and three alkali ions, we challenge the commonly accepted scenario of partial lanthanide substitution by the alkali, which is supposed to favor the sulfide insertion over the oxide one. Using SAXS-WAXS on aliquots taken from the synthesis medium, we demonstrate the formation of an alkali-stabilized oleate mesophase acting as a template for nanoparticles nucleation and growth. As a consequence, the alkali is not incorporated into the crystalline structure; nanoparticle growth requires only a low alkali concentration that can be readily washed away from the final nanoparticles powder. We expect that similar mesophases may form in other colloidal synthesis using oleates and small cations.
- Published
- 2020
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