Matériaux polymères chélatants pour la complexation d'ions et de nanoparticules métalliques : [combinaisons] de sels de diazonium avec l'ATRP et la chimie click

Chelatant polymer materials for metal ions and nanoparticles complexation : [combination] of diazonium salts with ATRP and click chemistry

• Auteur / Autrice : Samia Mahouche
• Direction : Mohamed Mehdi Chehimi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des surfaces et interfaces
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eau -- Épuration

Nanoparticules

Fibres de carbone

Métaux dans l'organisme

Micropolluants

Copolymères greffés

Résumé

Dans ce travail nous décrivons deux approches performantes de conception de matériaux polymères chélatants préparés via la combinaison des sels de diazonium avec deux méthodes de chimie modernes. La première consiste en la modification de surface de fibres de carbone par des chaînes de poly(glycidyl méthacrylate), PGMA, préparées via ATRP amorcée par des groupes aryles bromes issus du sel de diazonium BF₄,+N₂-C₆H₄-CH(CH₃)-Br. Les couches ultraminces de PGMA ainsi obtenues ont été postfonctionnalisées par le cyclam, et évaluées dans la capture de métaux lourds à partir de solutions aqueuses. Les fibres de carbone chélatantes ont fait preuve de capture spécifique des métaux lourds avec une grande sélectivité vis-à-vis du cuivre. Ces fibres modifiées par un polymère chélatant ont pu être régénérées avec un rendement > 97%, tout en gardant leur efficacité dans la capture de métaux. Les fibres de carbone chélatantes chargées en Cu(II) ont été évaluées comme microélectrodes pour la détection des ces métaux lourds par{< stripping voltammetry ". La seconde méthode a porté sur le couplage de PATRP et la chimie click pour le greffage covalent de chaînes de poly(glycidyl méthacrylate) hydroxylées porteuses de groupes azides sur des nanotubes de carbone préalablement modifiés par le sel de diazonium alkynylé BF₄⁻,⁺N2-C₆H₄-C=CH. La post-fonctionnalisation de ce nanocomposite par oxydation a permis de l'utiliser comme support chélatant efficace dans la synthèse in-situ de nanoparticules de palladium. Les hétérostructures NTC@polymère@Pd ainsi obtenues présentent une forte densité de nanoparticules de palladium monodisperses de taille de ~ 3 nm. Ce travail souligne le rôle central des sels de diazonium dans la conception de matériaux innovants par des méthodes modernes de chimie, i. E. ATRP et chimie click.

This work reports on two innovative methods for the design of chelatant polymeric materials prepared using diazonium salts combined with two modem approches of surface chemistry. The first approach consists in the modification carbon fibre surface by poly(glycidyl methacrylate) chains, PGMA, prepared via ATRP initiated by brominated aryl groups from the parent diazonium sait BF₄⁻,⁺N2-C₆H₄-C=CH. The ultrathin overlayers of PGMA prepared so far were post-functionalized by cyclam, and futher evaluated in the uptake of heavy metals from aqueous solutions. The chelatant fibres exhibited specific uptake of heavy metals with a selectivity towards copper. This chelatant polymer-modified fibres were regenerated with a yield as high as 97%, without loss of efficiency in uptaking heavy metals. The chelatant carbon fibres loaded with Cu(II) were tested as microelectrodes for the detection of these heavy metal ions by stripping voltammetry. The second part of the Thesis is devoted to tandem ATRP and click chemistry for covalent grafting hydroxylated poly(glycidyl méthacrylate), bearing azide end chains, to carbon nanotubes pretreated by the alkynylated diazonium sait BF4⁻,⁺N2-C₆H₄-C=CH. The nanocomposite NTC@PGMA(OH) was oxidized into NTC@PGMA(COOH) to serve as a nanometer-scale platform for the in-situ synthesis of palladium nanoparticles. The NTC@polymer@Pd hétérostructures prepared so far exhibit a massive loading of monodisperse, 3 nm-sized palladium nanoparticles. This work highlights conclusively the central role of diazonium salts in the design of innovative materials by modem chemistry approaches, i. E. ATRP and click chemistry.