Elaboration et caracterisation de nanocomposites lamellaires silicate/carbone

Synthesis and characterization of silicate/carbon nanocomposites

• Auteur / Autrice : Ikram Benmaimoun
• Direction : François Béguin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Orléans

Résumé

Les nanocomposites lamellaires sont des composites bidimensionnels qui associent a l'echelle nanometrique un substrat lamellaire mineral, le plus souvent un silicate ou aluminosilicate, avec des entites inorganiques ou organiques qui jouent parfois le role de piliers. Nous avons elabore des nanocomposites lamellaires silicate/carbone par pyrolyse de complexes silicate/cation organique sous atmosphere inerte, a des temperatures entre 400c et 1000c. Pour la synthese des complexes, nous avons utilise deux reseaux hotes lamellaires (na-montmorillonite et li-taeniolite) differant notamment par leur stabilite thermique et leur capacite d'echange cationique et des cations organiques aromatiques (chlorhydrate d'acriflavine, chlorhydrate d'aminoacridine, safranine et indoine bleu) ou un polymere non aromatique: le chitosane. Les nanocomposites ont ete caracterises par diverses methodes, et nous avons suivi l'evolution de leur nanotexture en cherchant a preciser l'organisation de la couche carbonee au cours du traitement thermique. La structure lamellaire des nanocomposites persiste a haute temperature (1000c) par suite de la presence du carbone intercale dans l'espace interfoliaire qui empeche le frittage des feuillets silicates entre eux. Il ne nous a pas ete possible de visualiser le carbone present entre les feuillets du reseau-hote, probablement a cause d'une organisation tres faible de la couche carbonee. La nanotexture du carbone a ete etudiee apres dissolution de la matrice. Nous avons utilise principalement la met, soit en technique de franges de reseau 002, soit en fond noir 002. Les resultats obtenus montrent que la nanotexture du carbone resulte d'une pyrolyse sous contraintes induite par le resserrement des feuillets silicates lors du traitement thermique. La forte augmentation de la graphitisabilite des carbonisats apres traitement thermique a 2800c, par rapport aux memes molecules carbonisees en dehors du reseau-hote lamellaire, decoule logiquement de l'evolution nanotexturale des carbonisats, en fonction de la temperature de carbonisation in situ. Ainsi les carbonisats poreux sont non-graphitisables, tandis que les carbonisats lamellaires sont graphitisables. Les resultats remarquables coherents obtenus par les diverses techniques de caracterisation (met, drx) permettent de mettre en evidence les roles respectifs du reseau hote et de la molecule organique inseree