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Les nanoparticules de magnétite (NM), Fe3O4, sont largement connues comme de puissants adsorbants pour les contaminants dissous tels que les métaux de transition divalents (par exemple Co2+). Les NM jouent donc un rôle important dans le comportement et le devenir des contaminants à l'état de traces et sont couramment utilisées pour la dépollution des eaux, par exemple. En outre, la modification de la surface des NM à l'aide de Co2+ affecte les propriétés magnétiques des NM, ce qui conduit à une large gamme d'applications de haute technologie. Cependant, les mécanismes impliqués entre la magnétite et les métaux de transition sont encore mal compris en solution aqueuse. Cette étude vise donc à mieux comprendre les mécanismes de sorption du Co et de précipitation en surface sur la magnétite, ainsi que les propriétés chimiques et magnétiques de ces nanoparticules.

Pour ce faire, des NM stœchiométriques (ratio Fe(II)/Fe(III) = 0.5) ont été synthétisés par coprécipitation et des études d'adsorption ont été réalisées avec différentes concentrations de Co à pH = 8 et [NaCl] = 0,01 M. L'isotherme d'adsorption du Co s'est avéré non-linéaire sur les 5 ordres de grandeur de [Co] en solution aqueuse. Ceci a pu être modélisé en supposant la formation (i) de Co2+ adsorbé ou incorporé à de faibles charges ([Co]s ≤ 1 Co/nm²), (ii) de petits polymères de Co à des charges intermédiaires (1 ≤ [Co]s ≤ 10 Co/nm²) et (iii) la précipitation de Co(OH)2(s) sur la surface de la magnétite pour les concentrations de Co les plus élevées. La spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS) et le dichroïsme circulaire magnétique des rayons X (XMCD) sur les bords d'absorption du Co et du Fe L2,3 ont confirmé l'existence de trois types de modification de la surface.

Ces résultats pourraient être utilisés non seulement pour mieux comprendre l'effet de la magnétite sur le comportement et le devenir des contaminants métalliques dans l'environnement, mais aussi pour optimiser les procédures de synthèse des NMs modifiées par le Co en utilisant l'eau comme solvant pour des applications de haute technologie.