Préparation des matériaux mésoporeux à base de Cobalt via différentes stratégies

Abstract

La découverte des matériaux mésoporeux organisés en 1992 par les chercheurs de la firme Mobil est un tournant dans l’histoire des nanomatériaux [1,2]. Soucieux d’augmenter la taille des pores des zéolithes utilisées jusque là pour la catalyse, l’équipe du Dr. Kresge a développé une technique consistant à faire polymériser un précurseur inorganique autour de micelles de tensioactifs selon le procédé sol-gel, puis à éliminer le tensioactif pour libérer des pores. Les zéolithes sont des matériaux microporeux, la taille des pores est liée à celle des ammoniums quaternaires utilisés comme « Template ». Par conséquent, des agrégats plus volumineux tels que les micelles de tensioactifs devaient pouvoir permettre d’obtenir des matériaux avec des pores plus larges : matériaux mésoporeux. L’analyse des matériaux silicatés préparés ainsi a mis en évidence la formation de mésopores de même taille et des surfaces spécifiques élevées. En réalité, des travaux antérieurs avaient déjà permis d’obtenir des matériaux ayant des caractéristiques similaires, mais les structures n’avaient jusque là pas pu être identifiées [3,4]. Ces travaux ont montré que les interactions entre les phases organiques et inorganiques conduisent à l’assemblage coopératif de la phase inorganique autour des micelles de tensioactif puis à la formation de silices mésostructurées. Ce mécanisme est appelé Cooperative Templating Mechanism (CTM). Une autre voie de synthèse utilisant également des systèmes à base de tensioactifs a été proposée pour préparer des matériaux organisés à base de silice. La polymérisation a lieu cette fois-ci directement autour de cristaux liquides. Cette voie de synthèse est appelée Liquid Crystal Templating (LCT). Les matériaux mésoporeux structurés présentent des propriétés très intéressantes pour des domaines divers, tels que la nanofiltration et l’encapsulation de principes actifs. Ils peuvent également être utilisés en tant que support pour la catalyse. Depuis 1992, de nombreuses recherches ont été consacrées à l’étude de ces matériaux. Différents types de tensioactifs et de précurseurs inorganiques ont été utilisés pour synthétiser des matériaux présentant des structures variées. Les chercheurs ont par la suite incorporés des hétéroéléments dans les structures silicatées agrandissant encore le champ d’application de ces matériaux. Les objectifs de ce travail de recherche se sont divisés en deux grands volets : Le premier volet concerne la synthèse des matériaux mésoporeux incorporés du Cobalt via différentes stratégies “Synthèse directe avec ajustement de pH, post-synthèse et assemblage de nanoparticules Co-MFI autour de copolymère tribloc“ (OE)20(OP)70(OE)20: OE :Oxyde d’éthylène OP :Oxyde de propylène.et ceci selon différents rapport Si/Co=(20,60) . Le deuxième volet concerne la caractérisation des matériaux synthétisés et leur application dans la réaction d’oxydation du cyclohexane. Ce mémoire est divisé en trois chapitres Le chapitre I regroupe les donnés bibliographiques concernant les matériaux mésoporeux Le chapitre II concerne la préparation des matériaux mésoporeux incorporés du Cobalt et décrit les techniques expérimentales utilisées. Le chapitre III résultats et discussions.