Préparation et caractérisation de matériaux hybrides organiques- inorganiques à base de cyclopentadienyltitanes

Preparation and characterization of cyclopentadienyltitanium-based organic-inorganic hybrid materials

• Auteur / Autrice : Sana Ahmad
• Direction : Bernard Jousseaume, Thierry Toupance
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 30/09/2010
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Servant
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Jousseaume, Thierry Toupance, Bruno Bujoli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : André Vioux, François Ribot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sol-gel, Procédé

Oxyde de titane

Composés organométalliques

Matériaux hybrides

Mots clés libres

Matériaux hybrides

Xérogels

Films

Sol-gel

Auto-assemblage

Organotitane

Dioxyde de titane

Cyclopentadienyltitane

Mésoporeux

Hybrid materials

Sol-gel

Organotitanium

Cyclopentadienyltitanium

Xerogels

Self-assembly

Titanium dioxide

Mesoporous

Films

Résumé

Ce mémoire rapporte la préparation et l'étude de matériaux hybrides organiques-inorganiques à base de titane où les deux réseaux sont liés par des liaisons titane-carbone stables. Différents précurseurs dans lesquels deux groupes cyclopentadienyltitane sont reliés par des espaceurs variés ont été préparés. Ces espaceurs comprennent des groupes aromatiques et hétéroaromatiques linéaires ainsi que des groupes aromatiques disubstitués par des chaînes alkyle. Ces complexes dimétalliques, où le titane est aussi lié à trois groupes labiles, ont été ensuite hydrolysés dans les conditions du procédé sol-gel pour conduire à des hybrides de classe II. Le réseau organique y est lié au réseau inorganique par des liaisons stables titane-carbone. Ces matériaux sont organisés et leur mode d'organisation dépend de la nature de l'espaceur reliant les groupes cyclopentadienyle. Les espaceurs linéaires conduisent à des matériaux à structure en escalier dans lesquels les ligands sont associés par des liaisons p. La longueur des espaceurs n'a pas d'effet sur cette organisation. Par contre, les matériaux à espaceurs substitués latéralement sont organisés par les chaînes alkyle. La calcination de ces matériaux hybrides sous oxygène conduit à la formation de dioxyde de titane nanoporeux sous forme d'anatase dont la cristallinité et la surface spécifique dépendent de la température de calcination. D'une façon similaire des films de dioxyde de titane de même type sont obtenus par la calcination de films minces d'hybrides préparés par spin-coating.

This work aimed to the preparation of titanium-based organic-inorganic hybrid materials where both networks are linked through stable titanium-carbon bonds. The preparation of various di(cyclopentadienyltitanium) precursors in which various organic groups serve as a bridge between the two cyclopentadienyl groups while each titanium atom is equipped with three hydrolysable groups was first achieved. Then, these complexes were hydrolyzed in a sol-gel process that led to new self-assembled titanium-based class II hybrid materials in which the inorganic network is connected to the organic network through stable titanium-carbon bonds. The mode of organization of the nanostructures depends on the spacer bridging the cyclopentadienyl groups. Linear aromatic spacers led to materials having a stair-like structure in which the organic ligands are arranged via p-stacking. The length of the spacer has a little effect on the organization of the nanostructures. The structure of the materials obtained with spacers endowed with long lateral chains is governed by the side chains. The calcination of these materials under oxygen led to the formation of nanoporous anatase titanium dioxide the crystallinity and surface area of which depend on the calcination temperature. Similarly titanium dioxide thin films were prepared by the calcination of hybrid thin films prepared by spin coating.