Etudes expérimentale et théorique des interactions entre sous-réseaux organique / inorganique dans des systèmes hybrides modèles

Experimental and theoretical studies of interactions between organic / inorganic sub-lattices in hybrid systems models

• Auteur / Autrice : Solenne Fleutot
• Direction : Hervé Martinez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayons X

Spectroscopie de photoélectrons

Benzène -- Dérivés

Hydroxydes doubles lamellaires

Matériaux hybrides

Résumé

L’étude réalisée au cours de cette thèse s’inscrit dans le vaste domaine d’études des matériaux hybrides inorganique/organique. A côté de l’élaboration de matériaux hybrides modèles (Hydroxydes Doubles Lamellaires HDL [MII1-xMIIIx(OH)2]x+[Anx/n. MH2O]x- / anions aromatiques fonctionnalisés), ce travail se propose d’aborder deux grands types d’interaction de nature physique ou chimique respectivement associés aux aspects intercalation et greffage suite à un traitement thermique spécifique. Des systèmes modèles constitués de sels acides (p-hydroxybenzène sulfonate HBS, phydroxybenzoate HBC) intercalés dans des matrices minérales HDL ont été synthétisés par différentes méthodes de préparation (coprécipitation, échange ionique, synthèse hydrothermale). Après avoir caractérisé ces systèmes par des techniques classiques d’investigation chimique et structurale (DRX, IR, ATG …), la démarche originale a été d’utiliser la Spectroscopie Photoélectronique à Rayonnement X (XPS) comme sonde locale afin de mieux apprécier les transferts électroniques. Parallèlement, des calculs quantiques (de type moléculaire et/ou périodique) ont été menés pour chaque système dans une approche couplée expérience/théorie afin d'établir le caractère et la nature de l'interaction entre sous-réseaux inorganique et organique. Cette démarche couplée a permis d’établir des éléments de comparaison entre les systèmes hybrides en fonction de la composition cationique de la matrice minérale HDL (Zn2Al, Cu2Cr) et du groupement fonctionnel anionique de la composante organique (-SO3-, -CO2-)

This thesis concerns the large field of studies of inorganic/ organic hybrid materials. In addition of elaboration of model hybrid materials (Layered Doubles Hydroxides LDH [MII1-xMIIIx(OH)2]x+[Anx/n. MH2O]x- / functionalized aromatic anions), this work proposes to address two major types of interaction with physical or chemical nature associated with intercalation and grafting process after a specific heat treatment respectively. Model systems consisting of acid salts (phydroxybenzene sulfonate HBS, p-hydroxybenzoate HBC) intercalated in inorganic matrices LDH were synthesized by different preparation methods (coprecipitation, ion exchange, hydrothermal synthesis). After characterization of these systems by conventional method of chemical and structural investigation (XRD, IR, TGA. . . ), the original approach was to use the X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) as a local probe to best appreciate the electronic transfers. In parallel, quantum calculations (molecular and / or periodical type) were conducted for each system in a experiment / theory coupled approach to establish the character and nature of the interaction between inorganic and organic sub-lattices. This coupled method allowed to establish comparisons between hybrid systems as a function of the cationic composition of the mineral matrix LDH (Zn2Al, Cu2Cr) and as a function of anionic functional group of the organic component (-SO3-,-CO2-)