Résumé
La carbonisation hydrothermale de molécules issues de la biomasse permet d’obtenir des matériaux carbonés poreux dans des conditions de température et de pression relativement douces (180°C, p < 10 bars). Dans ce travail, nous avons développé la synthèse de matériaux carbonés à porosité contrôlée et hiérarchique (comportant des micro-, méso- et macropores) par carbonisation solvothermale de monosaccharides (e.g., fructose, xylose) et de composés phénoliques (e.g., phloroglucinol, tannins). En particulier, des aérogels de carbone à la fois microporeux et macroporeux ont été obtenus par lyophilisation de gels suivie d’une pyrolyse. Ces aérogels présentent des surfaces spécifiques et des volumes de pores élevés, de l’ordre de 800 m2 g-1 et 1,5 cm3 g-1, respectivement. Ces aérogels ont été utilisés comme supports pour des nanoparticules métalliques (e.g., Pt, Ru, Ni, Co). Pour ce faire, deux approches sont actuellement développées : (i) l’imprégnation dite « à sec » des aérogels préalablement synthétisés ; et (ii) la synthèse dite « one pot », qui permet la formation des nanoparticules métalliques conjointement à la carbonisation solvothermale des précurseurs organiques. Cette dernière approche est originale et permet l’incorporation de particules métalliques de quelques nanomètres et dispersées de manière homogène dans le squelette carboné poreux. Nous avons démontré la polyvalence de la voie hydrothermale « one-pot » pour préparer des nanocomposites et des nano-alliages métal/C avec des propriétés modulables à la fois du support carboné et des nanoparticules métalliques supportées. Les aérogels de type métal/C ainsi obtenus ont été testés comme catalyseurs dans des réactions d’hydrogénation sélective de molécules organiques (i.e., le 4-chloronitrobenzène et l’acide lévulinique) et ont montré des propriétés compétitives par rapport à des catalyseurs analogues métal/carbone.