Synthèses de matériaux mésoporeux et nanoparticulaires plus écologiques à base de silicium et titane

Mesoporous and nanoparticulate materials greener synthesis based silica and titanium

• Auteur / Autrice : Nicolas Pasternak
• Direction : Nancy Brodie-Linder, Jean-Yves Le Huérou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Cergy
• Date : Soutenance le 28/06/2017
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie Biologique-LCB (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Judeinstein, Thierry Brigaud, Christiane Alba-Simionesco, Emmanuel Caplain
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Hynd Remita

Mots clés

Mots clés libres

Mésoporeux

Silice

Tensioactifs

Synthèse verte

Template recyclable

Rhéologie ultrasonore

Mesoporous

Silica

Surfactants

Green synthesis

Recyclable template

Ultrasound rheology

Résumé

Les matériaux d’oxyde de silice et de titane sont présents dans de nombreux domaines (chimie, environnemental, médical, pharmaceutique, etc.). Le principal problème de ces matériaux concerne les forts coûts financier et environnemental de leur synthèse. Dans ce travail de recherche, l’objectif fut de résoudre cette problématique. Ainsi, une nouvelle synthèse d’oxyde de silice a été élaborée. Ces nanostructures ont été analysées par les méthodes de caractérisation classique en sciences des matériaux (Adsorption volumétrique N2, Analyse Thermogravimétrique (ATG), …). Les propriétés viscoélastiques des milieux réactionnels ont été déterminées par micro-rhéologie. Une stratégie d’élimination de certaines familles de surfactant non ioniques (poloxamères et polyéthoxydes) utilisées comme template dans les synthèses de matériaux mésoporeux à base de silice (SBA-n, MSU-X, …) a été également mise en œuvre. Cette procédure a permis à la fois de récupérer les surfactants et d’obtenir des matériaux aux propriétés physicochimiques remarquables, identifiées par les mêmes méthodes d’instrumentation. Après fonctionnalisation de leur surface, les matériaux lavés semblent plus efficaces en termes d’adsorption de composés organiques que leurs homologues calcinés. Etendu aux oxydes de titane, tout aussi efficace pour éliminer les composés tensio-actifs, le procédé de lavage semble produire à partir d’un pourcentage de TiO2 (> 70 %) des matériaux hautement réactifs en photocatalyse et au pouvoir antibactérien assez élevé.

Silica and titanium oxides are present in many fields (chemistry, environmental, medical, pharmaceutical, etc…). The main problem of these materials concerns the synthesis financial and environmental costs. In this work, the aim was to solve this problem. A new greener silica oxide nanoparticles synthesis was prepared. These nanomaterials have been analyzed by the conventional characterization methods in material sciences (N2 volumetric adsorption, Thermogravitometric Analysis (TGA),...). The viscoelastic properties of the reaction media were determined by micro-rheology. A strategy for the elimination of non-ionic surfactant families (poloxamers and polyethylene oxide) ) used as template in the synthesis of mesoporous materials based on silica (SBA-n, MSU-X, ....) was also implemented. This procedure allowed to recover the surfactants and to obtain materials with remarkable physicochemical properties identified by the same methods instrumentation. After functionalization of the surface, the washed materials appear to be more efficient in terms of adsorption of organic compounds as their calcined counterparts. Extended to titanium oxide, the washing process seems to produce from a percentage of TiO2 (> 70%) highly reactive materials in photocatalysis and with a high antibacterial power.