Fonctionnalisation in-situ de réseaux de microplots de silice mésoporeuse réalisés par un procédé d’impression jet d’encre

par Bruno Fousseret

Thèse de doctorat en Matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de Martine Lejeune et de Fabrice Rossignol.

Soutenue en 2010

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Impression jet d'encre
• Thiol
• Malonamide
• Réseau de microplots
• Silice
• Matériaux poreux
• Autoassemblage

Résumé

Des réseaux de microplots de silice mésoporeuse réalisés en combinant le procédé d’auto-assemblage et l’impression jet d’encre ont été fonctionnalisés in-situ par des fonctions thiol et malonamide. Les applications visées sont respectivement la capture de métaux lourds et la complexation d’actinides et de lanthanides. L’ajout des fonctions n’induit aucun changement significatif des cinétiques d’hydrolyse-condensation des sols par rapport au sol standard, ce qui démontre que ces mécanismes sont contrôlés par le TFTS, F3C(CF2)5CH2CH2Si(OC2H5)3. 5 %molaire de groupements thiol conduit à une structure mésoporeuse lamellaire tandis que 5 %molaire de groupements malonamide forment une structure rectangulaire centrée similaire à celle obtenue avec le sol non fonctionnalisé. La capacité de piégeage de cations cibles a été étudiée : jusqu’à 95 % des thiols réagissent avec les cations d’or et jusqu’à 40 % des malonamides complexent l’europium. La fonction thiol est aussi capable de piéger des nanoparticules d’or de 3,5 nm.

Titre traduit

In-situ functionalisation of microdot arrays of mesoporous silica patterned by ink-jet printing

Résumé

Microdot arrays of mesoporous silica achieved by coupling self-assembly to ink-jet printing have been in-situ functionalized with thiol and malonamide groups. Targeted applications are respectively heavy metals trapping and actinides and lanthanides complexation. The addition of these functions does not change the hydrolysis and condensation kinetics of the corresponding sols with regards to the non-functionalized sol even, which reveals that these one are controlled by the TFTS, F3C(CF2)5CH2CH2Si(OC2H5)3. 5 mol% of thiol groups leads to a lamellar mesoporosity whereas 5 mol% malonamide groups form a centered rectangular structure close to the structure obtained with non-functionalized sol. The capability to selectively trap cations has been studied: up to 95% of thiol groups react with gold ions and up to 40 % of malonamide groups form complexes with europium. The thiol function is also able to trap 3. 5 nm gold nanoparticles.