L'activité du laboratoire Systèmes Colloïdaux dans les Procédés Industriels (SCPI) concerne la précipitation en solution aqueuse, c'est-à-dire la formation de phase solide à partir d'espèces en solution fortement sursaturée. Plus précisément, les phases solides sont des particules, de quelques nanomètres à plusieurs microns de diamètre (ou dimension caractéristique) selon les études, le plus souvent des hydroxydes ou des oxydes (éventuellement des sulfures) obtenus par réaction des cations correspondants avec une base. Les éléments concernés, di, tri ou tétravalents sont très nombreux et rien qu'au laboratoire les (hydr)oxydes de Al, Si, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Hf et Ce ont fait l'objet d'études, sans oublier les mixtes ou les dopés...
En général l'objectif des études était d'obtenir des objets calibrés en taille et morphologie, et de composition contrôlée en cas de dopage, pour des applications variées détaillées plus loin. Les caractéristiques des particules dépendent fortement de la valeur et des variations de la sursaturation que nous pilotons par le contrôle de grandeurs physicochimiques (pH, T, complexants...) et par le procédé (double jet, précipitation homogène....). Souvent on ne précipite pas directement les particules souhaitées, mais un précurseur solide (amorphe par exemple) qui cristallise. Dans ce cas les conditions de précipitation de l'amorphe et les conditions de cristallisation ont un impact sur la nature et les caractéristiques des particules finales. Parfois la cristallisation est très rapide, mais parfois on peut isoler un amorphe (ou un précurseur cristallisé métastable) relativement stable. On découple alors totalement les deux étapes de précipitation et cristallisation et on peut choisir librement les conditions expérimentales pour chacune d'elle.
Les travaux les plus remarquables du laboratoire ont reposé sur cette stratégie : même à partir de précurseurs très simples en solution aqueuse, il est parfois possible d'obtenir des particules très originales avec un bon contrôle de leur taille et morphologie. Les avantages évidents des méthodes du laboratoire résident dans leur robustesse, leur simplicité de mise en œuvre, leur coût minime (y compris environnemental), sans oublier bien sûr leur adaptabilité directe à l'échelle industrielle. Les applications concernées sont très variées et ont fait l'objet de collaborations académiques et industrielles depuis plus de dix ans : particules pour la catalyse, la photocatalyse ou la photoproduction d'hydrogène, pour les batteries, nanoparticules précurseurs de céramiques (thermoélectriques, piles à combustible, ferroélectriques), particules photochromiques pour les cosmétiques, nanoparticules absorbeurs de RX pour la nanomédecine...
Depuis novembre 2010, l'équipe est accueillie par l'
Unité de Chimie et Procédés (UCP) de l'
ENSTA ParisTech avec laquelle des collaborations ont commencé, visant à combiner les compétences du SCPI en synthèse de nanomatériaux en solution aqueuse et celles de l'UCP en thermodynamique des solutions d'électrolytes.
Tous les stages sont actuellement pourvus
