Elaboration de nanomatériaux composites métal@nanoparticules de silice mésoporeuses (MSN) : étude des performances catalytiques en phase aqueuse et des propriétés d'adsorption sélective du diiode en phase gaz

Preparation of transition mela containing mesoporous silica based nano-sized particles : study of the catalytic perfermance in aqueous solution and selective adsorption capacity in the gaz phase

• Auteur / Autrice : Najib M'Nasri
• Direction : Jerzy Zając, Clarence Charnay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et physicochimie des matériaux
• Date : Soutenance le 21/11/2014
• Etablissement(s) : Montpellier 2 en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Gabès (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Gerhardt (Montpellier ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Férid Rachdi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jerzy Zając, Clarence Charnay, Férid Rachdi, Mohamed Naceur Belgacem, Abdelmottaleb Ouderni, Elimame Elaloui
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed Naceur Belgacem, Abdelmottaleb Ouderni

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gaz -- Absorption et adsorption

Résonance magnétique nucléaire

Fonctionnalisation chimique

Nanoparticules de silice

Mots clés libres

Nanoparticules de Silice mésoporeuse (MSN)

Contrôle de la morphologie

Fonctionnalisation métallique

RMN du 129Xe

Catalyse hétérogène

Adsorption sélective en phase gaz.

Mesoporous nano-Sized silica particles (MSN)

Controllable particle morphology

Transition metal functionalisation

129Xe NMR characterisation

Heterogeneous catalysis

Selective gas-Phase adsorption

Résumé

Ce travail a concerné l'étude de la fonctionnalisation métallique et du contrôle morphologique de nanoparticules de silice mésoporeuse appelées MSN. La voie de fonctionnalisation par synthèse directe a été privilégiée et a consisté en une encapsulation des précurseurs métalliques dans la phase porogène. L'insertion de cuivre, palladium, platine, argent or et de bimétalliques Cu/Pd et Pd/Pt a été réalisée. Il résulte de cette approche une localisation des nanoparticules métalliques dans les pores et d'une grande accessibilité des fonctionnalités à l'origine des excellentes performances catalytiques mesurées. Ces performances et le recyclage du catalyseur Cu@MSN ont été démontrés pour des réactions de Huisgen et de Sonogashira. Il a également été étudié l'adsorption de l'iode moléculaire en phase gaz sur des MSN fonctionnalisées par des nanoparticules d'argent avec d'excellentes capacités de rétention.

The objective of this thesis was to develop efficient synthesis routes to prepare mesoporous silica-based nano-sized particles, designated as MSN, with controllable morphology and derivatised with selected transition metals. One-pot preparation and surface functionalisation procedures based on the insertion of the metal-phase precursor into the porogen aggregates were thoroughly optimised leading to silica particles containing such single metals as copper, palladium, platinum, silver or gold, as well as a two-metal phase of copper and palladium or that of palladium and platinum. It was demonstrated that the highly dispersed metal phase was localised on the pore surface and therefore it was readily accessible to the target chemicals on which to base the catalytic performance of the resulting materials. Among others, the remarkable catalytic performance of the Cu@MSN material in Huisgen and Sonogashira reactions and its propensity to undergo efficient recycling were proven through laboratory-scale testing. Experimental study of the selective adsorption of iodine vapour onto MSN supports functionalised with silver nanoparticles indicated an excellent retention capacity of such materials.