Extractants dynamiques : extraction liquide-liquide et séparation de métaux à l’aide de bibliothèques dynamiques covalentes
Auteur / Autrice : | Aline Chevalier |
Direction : | Daniel Meyer, Jean-Marie Lehn |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie Séparative, Matériaux et Procédés |
Date : | Soutenance le 14/12/2020 |
Etablissement(s) : | Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de Chimie Séparative de Marcoule |
Jury : | Président / Présidente : Jean Weiss |
Examinateurs / Examinatrices : Daniel Meyer, Jean-Marie Lehn, Jean Weiss, Julien Leclaire, Werner Kunz, Mihai Barboiu, Marinella Mazzanti | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Julien Leclaire, Werner Kunz |
Mots clés
Résumé
Cette étude se concentre sur le développement de systèmes chimiques adaptatifs inédits pour l’extraction et la séparation de métaux par une approche liquide-liquide. D’ordinaire, le recyclage des métaux par extraction liquide-liquide se résume à développer une solution moléculaire efficace et spécifique à un déchet ciblé. Les propriétés extractantes des systèmes ainsi développés possèdent des propriétés physico-chimiques propres à la paire solvant/molécule extractante. Ces propriétés sont généralement modulées de deux façons : soit par reformulation, soit par modification chimique. Afin d’éviter la multiplication de systèmes extractants très spécifiques, l’utilisation d’un nouveau paradigme nous a inspiré la conception d’un système extractant adaptatif inédit.Classiquement, les molécules ne sont pas capables de modifier leurs structures au cours du temps car elles sont formées de façon covalente et leurs topologies sont statiques. Ici, grâce à l’utilisation de la chimie dynamique covalente (CDC), la modification in situ de la structure moléculaire est possible. En effet, la CDC se base sur des réactions chimiques covalentes réversibles qui permettent d’obtenir à partir de composants initiaux tous les constituants finaux qu’il est possible de former par combinaison des composants. Cela engendre un ensemble de constituants variés appelé bibliothèque dynamique covalente (BCD). Lorsque la BDC est stimulée, soit par un effecteur chimique, soit par un stimulus physique, celle-ci va adapter sa constitution moléculaire grâce à des échanges de composants.Les travaux réalisés s’intéressent à la formation de BDC d’oximes et d’acylhydrazones en milieux monophasés et biphasiques. Après analyses, il a été démontré que les réactions de formation et d’échange des oximes étudiées sont beaucoup trop lentes pour être appliquées à l’extraction liquide-liquide de métaux. Cependant, la formation et l’échange des acylhydrazones se sont avérés suffisamment rapides pour une telle application. Les propriétés d’extraction des acylhydrazones isolées ont alors été évaluées vis-à-vis de différents métaux et la BDC d’acylhydrazones a ensuite été utilisée pour réaliser, avec succès, l’extraction partielle de Cu(II) via un processus d’échange dynamique. Enfin, l’étude du système dynamique a été élargie à un mélange de métaux afin d’étudier la séparation de cations métalliques à l’aide de la BDC développée. La preuve de concept d’un système d’extractants dynamiques et adaptatifs a ainsi été apportée et ouvre la voie vers une nouvelle vision du recyclage des métaux.