Nouveaux POMs : synthèse, caractérisation, propriétés catalytiques et immobilisation dans des supports de type sol-gel et couche par couche

par Malika Ammam

Thèse de doctorat en Chimie. Chimie - Physique

Sous la direction de Louis Nadjo.

Soutenue en 2005

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Polyxométallates
• Electrochimie
• Complexes sandwich
• Complexes couronne
• Réduction des oxydes d'azote
• Electrocatalyse

Résumé

La présente thèse est consacrée globalement à la synthèse et à la caractérisation de nouveaux polyxométallates (POMs) susceptibles de catalyser efficacement plusieurs réactions intéressantes en solution comme celles des oxydes d'azote, du dioxygène et du peroxyde d'hydrogène. Pour favoriser la catalyse de ces différentes réactions sans avoir des problèmes concernant le mélange des catalyseurs et des produits réactionnels, nous avons immobilisé divers POMs, d'une part dans des matrices dite de type "sol-gel" et d'autre part dans des films de type "couche par couche" (LBL). Dans la première partie, plusieurs nouveaux POMs ont été synthétisés et caractérisés par différentes techniques comme la cristallographie des rayons X, l'analyse élémentaire, la spectroscopie Infra-Rouge et la voltammétrie cyclique. L'activité de ces composés dans la réduction électrocatalytique des oxydes d'azote, du dioxygène et du peroxyde d'hydrogène a été mise en évidence. Dans la seconde partie, plusieurs POMs ont été immobilisés à la surface de l'électrode en utilisant l'un ou l'autre des deux procédés : sol-gel et couche par couche (LBL). Les conditions nécessaires à l'obtention d'assemblages stables et performants ont été établies. En plus de leur activité en électrocatalyse, certaines électrodes modifiées sont d'excellents indicateurs de pH.

Titre traduit

New polyoxometalates : synthesis, characterisation, catalytic characteristic and immobilization in sol-gel support and layer by layer assembly

Résumé

The present thesis is mainly devoted to the synthesis and characterization of new polyxometalate (POMs) suitable to catalyse several interesting reactions in solution like the reduction of nitrite, nitrate, nitrogen monooxide, dioxygene and hydrogen peroxide. To perform the catalysis of these various reactions, while avoiding separation problems concerning the mixture of catalysts and reaction products, we immobilized various POMs, either in the sol-gel support or by the layer by layer (LBL) technique. In the first part, several new POMs were synthesised and characterized by various techniques, including X-ray crystallography, elemental analysis, IR spectroscopy and cyclic voltammetry. The electrocatalytic activity of these POMs in the reduction of nitrogen oxides, dioxygen and hydrogen peroxide is assessed. In the second part, several POMs were immobilized on electrode surfaces by using either the sol-gel process or the layer by layer technique (LBL). The requirements for obtaining stable and useful assemblies on electrode surfaces are established. In addition of electrocatalytic processes, some of these electrodes are good candidates for pH measurements.