Etude des propriétés physico-chimiques d'ions dans un milieu poreux chargé : exemple du Nafion

• Auteur / Autrice : Anne-Laure Rollet
• Direction : Pierre Turq
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Nous avons etudie dans cette these le processus d'autodiffusion d'ions au sein d'une membrane echangeuse de cations, le nafion 117. Nous avons observe l'autodiffusion de l'ion n(ch 3) 4 + a plusieurs echelles de temps : la picoseconde (nqes), 0. 1 a 1s (rmn) et la centaine de secondes (traceurs isotopiques) ; cela nous a permis de voir 1) que les interactions electrostatiques ne ralentissent pas l'autodiffusion par rapport a celle se deroulant dans une solution non confine, 2) que l'autodiffusion entre les cavites du nafion depend de la concentration en electrolyte, 3) qu'il existe des agregats de cavites et que le passage d'un agregat a un autre est le facteur limitant du transport de l'ion n(ch 3) 4 + a travers la membrane. Nous avons egalement etudie l'autodiffusion des ions na + et cs + par une methode de traceurs isotopiques et mis en evidence l'importance de la structure de la membrane dans le transport du sodium et des interactions electrostatiques dans celui du cesium. Nous avons d'autre part realise par diffusion de neutrons une etude systematique des parametres importants (nature du contre-ion, concentration, vecu de la membrane et temperature) agissant sur la taille et la structure des cavites. Nous avons egalement montre par une etude exafs que l'interaction des ions cesium avec les sites fixes est forte puisque l'ion se condense sur ces sites. Enfin, nous avons montre qu'il est possible de determiner une distribution ionique dans un milieu confine charge par diffusion de neutrons aux petits angles. En appliquant cette methode au nafion sous forme, nous avons pu montrer que les ions s'organisent au voisinage des parois des cavites en conservant toutefois une couche d'hydratation (ils ne se condensent pas sur les sites).