Thèse soutenue

Elaboration de matériaux hybrides définis à partir d'oxo-clusters de titane
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Auteur / Autrice : Théo Frot
Direction : Clément Sanchez
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique et chimie des matériaux
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

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Les oxo-clusters de titanes, composés d’un coeur oxo-Ti entouré de molécules organiques liées au titane, peuvent servir de nanobriques hybrides. Deux familles d’oxo-clusters ont été étudiées. L’enveloppe organique des clusters oxo-alcoxo-carboxylate à 6 titanes [Ti6(OR)6(O2CR’)6] peut être contrôlée lors de la synthèse (ligands carboxylate) et par des réactions de trans-alcoolyse (ligands alcoxo). Les clusters oxo-carboxylate à 8 titanes [Ti8O8(O2CR)16] et [Ti8O10(O2CR)12] sont de bons candidats pour l’obtention du premier Metal-Organic-Framework carboxylate de titane. Leur couronne organique a pu être contrôlée via des réactions de trans-estérification qui mettent en jeu une destruction puis reformation du coeur oxo-Ti, permettant d’obtenir des clusters non accessibles en une étape. Le MOF désiré, nommé MIL-125, a ensuite été obtenu à partir d’alcoxyde de titane ou des clusters Ti8, avec un meilleur rendement. Le MIL-125 présente une porosité élevée (> 1500m2/g) ainsi que des propriétés de photochromisme. Ceci rend possible une activité photocatalytique contrôlée : le MIL-125 permet de photo-oxyder un alcool en l’aldéhyde correspondant. Le MIL-125 a également été transformé via la première réaction de trans-estérification de ligands effectuée sur un MOF. Ceci a permis de remplacer les ligands aromatiques par des ligands thiophènes et ainsi d’obtenir deux matériaux avec des échanges de ligands à 50% et 100%. La résolution des ces nouvelles structures grâce à la simulation est en cours. Cette technique d’échange permettrait d’obtenir les premiers MOFs avec deux populations de ligands organiques.