Etude par RMN du solide du cation tétrapropylammonium occlus dans des zéolithes synthétisées en milieu fluorure : mobilité et effet structurant

A NMR study of the tetrapropylammonium cation occluded in zeolites synthesized in fluoride medium : mobility and templating effect

• Auteur / Autrice : Régis Gougeon
• Direction : Jean-Michel Chézeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tamis moléculaires

Zéolites

Résumé

Les zéolithes sont des solides minéraux microporeux cristallisés, naturels et de synthèse. Ces matériaux sont synthétisés en présence d'une molécule organique structurante. Cependant, les rôles de celle-ci lors de la synthèse ne sont pas encore bien compris. Les connaissances fondamentales qui permettraient la prévision de nouvelles structures à partir de nouveaux structurants ne sont pas encore acquises. Ce travail apporte une approche nouvelle de l'étude de l'interaction structurant-charpente. Un composé modèle a été choisi : zéolithe de structure MFI, de charpente purement silicique, contenant son structurant, le cation tétrapropylammonium (TPA), et obtenue en milieu fluorure. Nous l'appelons zéosilite. Une première approche par RMN des protons en l'absence de rotation mécanique de l'échantillon révèle la grande mobilité résiduelle du cation sur tout le domaine de température étudié, de 100 K à 450 K. Des différences importantes sont mises en évidence avec les mouvements du même cation dans le solide TPABr en masse et comme structurant dans l'A1PO4-5 (autre matériau microporeux). Sur la même gamme de température, le spectre 13C haute résolution du TPA dans la zéosilite révèle de nombreuses modifications structurales, spécifiques à chacun des bras propyles du cation. Certains pics du spectre 29Si de la zéosilite ont pu faire l'objet d'une attribution quand aux sites cristallins, malgré des temps de relaxation élevés. Des précisions sur la localisation du cation ont été apportées par la réalisation de corrélations hétéronucléaires carbone-silicium. L'étude de la polarisation croisée 19F-29Si permet de favoriser l'un des deux modèles de la littérature, proposant une localisation des fluors. Une étude préliminaire de RMN «in situ» sur des gels en cours de synthèse s'avère très prometteuse pour l'approfondissement des connaissances des mécanismes de cristallisation. Un modèle concernant l'interaction cation-espèces siliciques lors de la cristallisation est proposé en conclusion