Synthèse à température ambiante et caractérisation de sulfures inorganiques mésostructurés et microporeux

Synthesis at room temperature and characterization of inorganic mesostructured and microporous sulfides

• Auteur / Autrice : Jianquan Li
• Direction : Henri Kessler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sulfure de zinc

Sulfures

Matériaux poreux

Résumé

Ce travail a pour but la synthèse de différents matériaux mésostructurés de type sulfure d'étain ou sulfure de zinc à température ambiante et en présence de tensioactifs. Deux nouveaux matériaux mésostructurés à base de sulfure d'étain ont été obtenus en modifiant la concentration de tensioactif cationique. Diverses caractérisations indiquent que dans la phase lamellaire les atomes d'étain sont tétracoordonnés à ceux de soufre et l'arrangement des couches inorganiques pourrait être semblable à celui observé dans le matériau Li2Si2O5. Par contre, dans la phase mésoporeuse, l'étain est en environnement hexacoordonné et la partie inorganique est de type SnS2-2H. Un mécanisme a été proposé pour la formation des deux composés mésostructurés. En présence de tensioactif neutre (dodécylamine) en milieu éthanol-eau, un composé ionique (C12H25NH3)4. [Sn2S6]. 2H2O a été formé. Sa structure consiste en des assemblages d'anions [Sn2S6]4- et de cations n-dodécylammonium (DDAH) comme entités principales. De plus des molécules d'eau occupent les interstices entre les anions et cations. Les cations n-dodécylammonium sont parallèles à la direction [001] avec les atomes d'azote en sens opposé. Tous les atomes d'azote sont protonés pour former des groupes ammonium. Le mécanisme de formation ferait intervenir un composé hybride dans une étape initiale, puis l'adaptation des densités de charge entre espèces organiques et inorganiques conduirait à former le composé ionique. Un composé mésoporeux à base de sulfure de zinc à été obtenu en milieu neutre. Celui-ci présente un caractère mésoporeux après élimination du tensioactif (cations C16TMA+). Cette mésoporosité (diamètre de pore ≃ 32 Å) a été révélée par volumétrie d'adsorption à l'azote. Des expériences d'EXAFS, au seuil K du Zn, ont indiqué que les atomes de zinc sont en environnement tétracoordonné d'atomes de soufre et la distance moyenne des premiers voisins soufre est de 2,34±0,02 Å. On peut constater qu'un ordre local existe pour des distances inférieures à 2,5 Å. Au delà de cette valeur, l'arrangement atomique devient désordonné, indiquant que la partie inorganique qui constitue les parois de ce composé mésoporeux est du sulfure de zinc amorphe. La formation de ce matériau mésoporeux résulterait de l'interaction S+X-I0.