Ordre local dans les zéolithes étudié par la RMN de l'azote-14 : une combinaison d'approches expérimentale et théorique

par Eddy Dib

Thèse de doctorat en Chimie-Physique

Sous la direction de Bruno Alonso.

Le président du jury était Francesco Di Renzo.

Le jury était composé de Bruno Alonso, Francesco Di Renzo, Francis Taulelle, Christel Gervais, Franck Fayon, Tzonka Mineva.

Les rapporteurs étaient Francis Taulelle, Christel Gervais.


  • Résumé

    Nous avons exploré les potentialités de la RMN 14N à l'état solide pour étudier l'ordre et le désordre local dans les zéolithes structurées à l'aide des cations de tétraalkylkammoniums. Cette étude est effectuée en combinant les approches expérimentales et théoriques. Les halogénures de tétraalkylkammonium CnH2n+1+X- (n : 1–4 ; X : Br, I) considérés comme des cristaux modèles, sont étudiés dans une première partie. Nous avons pu corréler des aspects structuraux spécifiques (distorsion des angles CNC, répartition spatiale des anions) aux paramètres spectroscopiques de l'interaction quadripolaire 14N.Dans une deuxième partie, nous décrivons l'ordre local dans la silicalite-1 (MFI), en nous basant notamment sur les paramètres de l'interaction quadripolaire 14N. Des variations chimiques au niveau des agents minéralisateurs ou structurants ont des effets mesurés sur ces paramètres qui peuvent être corrélés à l'ordre local au niveau de l'agent structurant et de la charpente minérale. Des modélisations théoriques effectuées à T = 0 et 300 K ont permis de mieux comprendre ces systèmes.Enfin, dans une troisième partie nous avons démontré la sensibilité des paramètres RMN de l'azote-14 à la distribution des sites actifs (Al, B) dans la zéolithe ZSM-5 en utilisant une large palette d'expériences RMN et de calculs théoriques.Ce travail a permis pour la première fois d'établir l'intérêt de la RMN 14N pour l'étude de l'ordre local dans les zéolithes et de montrer les principales informations qui peuvent en être tirées.

  • Titre traduit

    Local order in zeolites by 14N NMR : a combination of experimental and theoretical approaches.


  • Résumé

    We explored the 14N solid state NMR potential to study the local order and disorder in zeolites structured using tetraalkylkammonium cations. This study is performed by combining experimental and theoretical approaches.Tetraalkylkammonium halides CnH2n+1+X- (n: 1-4, X: Br, I) considered as crystal models are studied in the first part. We were able to correlate specific structural aspects (CNC angles distortions, anions spatial distribution) to the 14N NMR parameters. In the second part, we describe the local order in the silicalite-1 (MFI), based in particular on the 14N quadrupolar parameters. Chemical variations in mineralizing or structure directing agents have effects on these measured parameters which can be correlated to the organic and inorganic local orders. Theoretical modeling carried out at T = 0 and 300 K led to a better understanding of these systems. Finally, in the third part we have demonstrated the sensitivity of 14N NMR parameters to the distribution of active sites (Al, B) in ZSM-5 zeolites using a wide range of NMR experiments and theoretical calculations.This work allowed to establish for the first time the interests of 14N NMR to study the local order in zeolites and display key information that can be extracted.


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