Caractérisations psysicochimiques de silices mésoporeuses fonctionnalisées du type SBA-15Etude thermodynamique et dynamique du confinement de l’eau, du 1-pentanol et du n-heptane dans ces silices

par Nadia Fekkar-Nemmiche

Thèse de doctorat en Chimie des matériaux

Sous la direction de Françoise Henneron et de Sabine Devautour-Vinot.

Soutenue en 2009

à Montpellier 2 .


  • Résumé

    Ce travail est consacré à l'étude des propriétés physico-chimiques de silices mésoporeuses fonctionnalisées du type SBA-15. Il a consisté à caractériser i) la structure mésoporeuse par DRX et par isothermes d'adsorption d'azote, ii) les états de surface de la silice par RMN lorsqu'on passe d'une fonction propyle à une chaîne -CH2-CH2-CH2-PO(OX)2 où X=Et, H, Li, Na et K, iii) les propriétés de confinement de trois adsorbats (eau, 1-pentanol et n-heptane) par analyses thermiques et iv) les propriétés de conduction ionique par spectroscopie d'impédance complexe. L'examen de la microstructure par RMN du solide a permis de mettre en évidence que la substitution des silanols de surface des pores des silices étudiées par des groupements tétraméthylsilyles (-Si(CH3)3) n'était pas totale. Les analyses par DSC des silices exposées la vapeur saturante d'eau, de 1-pentanol ou de n-heptane ont révélé que les températures de transitions de phase du fluide confiné dans les pores sont modifiées par rapport à celles du fluide en volume étendu. Ceci est dû à l'effet combiné d'une dimension réduite et de l'interface fluide–mur, siège d'interactions spécifiques liées à la nature (polaire ou apolaire) des groupements introduits à la surface des pores. En présence d'eau confinée, les analyses RMN ont montré que celle-ci conserve sa coordination tétraédrique et que la mobilité des chaînes à la surface des pores augmente. L'étude de la conductivité par SIC des silices soumises à la vapeur saturante d'eau, de 1-pentanol ou de n-heptane indique que tous les solides étudiés sont des isolants tant qu'il n'y a pas de phase adsorbée. Lorsqu'une conductivité apparait, elle est de type ionique

  • Titre traduit

    Psysicochemical characterization of mesoporous functionalized silica SBA-15 : Thermodynamics and dynamics studies of confined water of 1-pentanol and n-heptane in these silicas


  • Résumé

    This work is devoted to the study of physico-chemical properties of mesoporous functionalized silica SBA-15. It has particularly been axed to the characterization of i) the mesoporous structure by XRD and N2 adsorption- desorption isotherms, ii) the analysis by solid NMR of the surface states, iii) the properties of confinement of three adsorbates (water, 1-pentanol, n-heptane) by thermal analysis and iv) the properties of ionic conduction by complex impedance spectroscopy. The microstructure examination by solid NMR has revealed that the substitution of the silanols of nanopores surface by tetramethylsilyle -Si(CH3)3 groups was not complete. This work explored the surface functionalization when moving gradually from a -CH2-CH2-CH3 groups to -CH2-CH2-CH2-PO(OX)2 or X = Et, H, Li, Na and K groups. The DSC analysis of silica exposed vapour pressure of water, 1-pentanol or n-heptane showed that temperatures of phase transitions of the fluids are modified by confinement compared to those of the bulk state. These changes are related to a combination of small size and the fluid-wall interactions which depend on the nature (polar or apolar) of functional groups introduced on the surface pores. In the presence of confined water the NMR analysis indicates that the mobility of the functional chains on the surface of pores increases. The confined water retains its tetrahedral coordination. The study of conductivity by CIS of the silica samples previously dried and then exposed to vapour pressure of water, 1-pentanol and n-heptane indicates that all samples studied are insulators if there is no adsorbed phase. When a conductivity appears suggests that it is of ionic type

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  • Détails : 1 vol. (248 p.)
  • Annexes : Bibliographie en fin de chapitre

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  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 2009.MON-77
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