Mise au point de l'analyse des surfaces de silice par ablation : ionisation couplée à la spectrométrie de masse

Development of silica-surfaces analysis by laser ablation/ionization method coupled with man spectrometry

• Auteur / Autrice : Paul-Eric Lafargue
• Direction : Jean-François Muller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie-Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Metz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Silice

Ionisation

Spectrométrie de masse

Résumé

Les silices sont des composés étudiés depuis des décennies par de nombreuses techniques de caractérisation telles que la spectroscopie vibrationnelle (Raman ou infrarouge), la résonance magnétique nucléaire, la dispersion aux petits angles, l'analyse thermogravimetrique, les mesures d'aires spécifiques, etc. La spectrométrie de masse a jusqu'à présent été peu appliquée à l'analyse de tels composés. L'objectif de ce travail a été d'établir la contribution que pouvait amener cette technique afin de caractériser des silices variées. Apres avoir optimisé les paramètres expérimentaux relatifs à l'analyse par microsonde laser ftms 2000, des corrélations ont pu être dégagées à partir des spectres de masse obtenus. Parmi celles-ci, la relation entre la masse des agrégats ionisés détectés et l'aire spécifique des silices analysées a été établie. Plus l'aire spécifique est grande, plus la masse des agrégats ionises engendres par l'irradiation laser est élevée. De plus, une relation entre le rapport des intensités des agrégats de type si#no#2#n#+#1h/si#no#2#n#+#1 et la concentration en groupes hydroxyles à la surface de la silice analysée a été démontrée. Plus ce rapport est important pour une valeur de n donnée, plus la concentration en groupes oh est grande. Le suivi du traitement thermique d'une silice de stober a confirmé cette relation. Enfin, nous avons analysé différentes silices greffées afin d'identifier les groupements correspondants. Ceci a été possible avec des greffons styreniques. Parmi les perspectives de ce travail, la modélisation de la structure des agrégats ionises sera entreprise dans le but de mieux comprendre les mécanismes de formation de ces espèces. De plus, l'utilisation d'une matrice absorbant une partie de l'énergie apportée par le faisceau laser irradiant une silice greffée pourrait permettre d'extraire ces greffons sans les fragmenter afin de les identifier

Many techniques such as vibrational spectroscopy (Raman of infrared), nulcear magnetic resonance, small angle scattering, thermogravimetric analysis, specific surface area measurements has been used for decades to study silica compounds. Mass spectrometry techniques have not been used much to characterize such compounds up until now. The aim of this work was to determine the contribution of this technique in the analysis of varied silicas. After arriving at the optimal experimental parameters relative to the FTMS 2000 laser microprobe, correlations were extracted from the obtained mass spectra. A relation between the mass of detected clusters and specific surface area of the analysed samples was established. The more important the specific surface area, the larger the clusters induced by laser irradiation. Moreover, we have demonstrated a correlation between the ratio of the intensities of the clusters SiO(2n+1)H-/SinO(2n+1)- and the concentration of hydroxyl groups of the analysed silica. The greater ratio, the larger the concentration of OH groups. This relation has been confirmed by the study of the thermal treatment of a stober's silica. Finally, grafted samples were analysed in order to identify the corresponding grafts. It has been achieved with styrene grafts. As for the aftermath of this research, the structure's modelisation of the detected clusters will be undertaken, with the aim of better understanding formation mechanisms of these species. Additionnaly, the extraction of different grafts without any fragmentation by laser irradiation would be best done by using a matrix, which absorbs part of the laser beam energy