Dans la continuité de la chimie basse température, nous abordons dans ce cours la synthèse hydro(solvo)thermale. On commence par un rappel historique tout en soulignant le fait que la synthèse hydrothermale a trouvé ses racines dans le domaine de la géologie/géochimie. La nature est en effet riche de systèmes hydrothermaux qui reposent sur l’échauffement de l’eau souterraine par des roches magmatiques, permettant ainsi à l’eau d’atteindre des températures et pressions élevées et par là même de jouer le rôle de fluide supercritique. Les geysers, sources d’eau chaude qui jaillissent par intermittence en projetant à haute température et à haute pression de l’eau et de la vapeur, n’en sont qu’une simple illustration de tous les jours. Ces réactions hydrothermales naturelles sont à l’origine de l’altération des roches qui donnent des paysages magnifiques. Elles sont également responsables de la formation de gisements métallifères, du transport et déposition d’oxydes, et bien sûr de la plupart des cristaux naturels de couleurs variées pouvant facilement atteindre le kilogramme et au-delà. Il nous appartiendra donc de voir comment le chimiste a pu mimer cela au niveau du laboratoire via i) l’utilisation d’autoclaves et de minéralisateurs pour ajuster la solubilité de produits précurseurs et ii) le choix de fluides caloporteurs variés (non-aqueux, alcool, glycol, ammoniaque) donnant lieu aux synthèses solvo(alco)(glycol)(ammono)-thermales. On appliquera ce processus à la synthèse de nombreux matériaux d’électrodes, de particules nanométriques, de composés ferroélectriques et autres.
Outre l’utilisation d’autoclaves, une avancée notable dans la réalisation de synthèses hydrothermales est l’utilisation récente d’appareils microondes. Ces appareils, dont on décrit le fonctionnement, permettent de placer certains fluides dans leurs régimes supercritiques et donc d’obtenir des matériaux d’électrodes avancés dans un temps record de synthèse (quelques minutes). La synthèse hydrothermale est assurément partie intégrante de nombreux secteurs technologiques, même si les exemples donnés ici proviennent surtout des technologies de l’environnement (y compris le recyclage, et autres).
