Synthèse De Silices Mésoporeuses Hybrides Organiques-inorganiques. Applications Dans La Réaction D’époxydation Du Cyclohéxène Et Dans L’élimination De Polluants Organiques

Résumé: La découverte des Matériaux aux Tensioactifs Structurants (MTS) par les chercheurs de Mobil en 1992 a très rapidement développé l'enthousiasme de la communauté scientifique. Les communautés des zéolithes et de la catalyse hétérogène s'intéressèrent immédiatement à l'apparition de ces matériaux poreux organisés qui offrent l'opportunité d'étendre le champ d'application des solides poreux organisés. L’utilisation de silice comme précurseur inorganique pour la formation de ces matériaux permet d’obtenir des matériaux ayant une surface spécifique et un volume poreux élevés (1000 m²/g et 1 ml/g). Par ailleurs, la présence d’une mésostructure dans le domaine des mésopores fait de ces matériaux d’excellents candidats pour de nombreuses applications notamment en tant que support. Rapidement, conscients du potentiel de pouvoir mésostructurer la matière afin d’obtenir des surfaces spécifiques élevées et un contrôle sur l’organisation, la taille et la distribution des mésopores, les chercheurs ont adapté le schéma de synthèse des MTS siliciques à de nombreux autres oxydes. Les matériaux mésoporeux sont généralement fonctionnalisés dans le but d’obtenir une surface plus hydrophobe sans changer la structure du matériau, et pour améliorer l'activité, la sélectivité, et la stabilité dans un grand nombre de réactions et de processus catalytiques de sorption. Ces matériaux ont été en particulier testés pour des applications optiques et pour l’absorption des Composés Organiques Volatils (COV). Certains composés organiques, le plus souvent aromatiques de type phénols, présents dans ces effluents industriels ne peuvent pas être traités par les stations d’épuration conventionnelles car leur toxicité perturbe le traitement par voie biologique. L’insertion d’hétéroatomes tels que le Titane dans la charpente des matériaux mésoporeux a permis d’amiliorer leurs propriétés catalytiques. Par ailleurs, le greffage des fonctions organiques à l’intérieur des pores et à la surface des parois a étendu l’utilisation de ces matériaux vers des applications très spécifiques. La modification des propriétés physico-chimiques de la surface de ces matériaux par greffage d’un organosilane connaît actuellement un intérêt particulier, cette modification a pour but d’améliorer l’activité et la sélectivité de ces matériaux et protéger la structure contre l’hydrolyse, les matériaux hybrides organiques-inorganiques aussi obtenus ont été testés avec succès dans plusieurs réactions catalytiques et dans des domaines très variés. L’objectif du présent travail, s’inscrit dans la continuité des précédents travaux de recherche du laboratoire de chimie des matériaux, et a pour intérêt principal la synthèse de certains matériaux mésoporeux, leur fonctionnalisation par greffage post synthétique puis leurs caractérisations par différentes techniques et finalement leurs utilisations dans une application catalytique et dans l’élimination de polluants organiques de l’eau. Le premier but visé, est de synthétiser des matériaux mésoporeux de type MCM-41/Ti-MCM-41, FSM-16/Ti-FSM-16 et MCM-48/Ti-FSM-16. Dans une deuxième étape, nous avons procédé à des modifications physico-chimiques par greffage du (TMCS) sur la surface de ces matériaux. Une première application de ces matériaux greffés ou non est en catalyse : c’est la réaction d’époxydation du cyclohexéne. La deuxième application sera une application environnementale ; c’est l’étude de l’élimination de polluants : Phénol et/ou Acide p-hydroxybenzoïque (4AHB). Cette thèse est répartie en cinq chapitres : Nous avons, en premier lieu le chapitre I qui comprend une étude bibliographique sur les différents travaux publiés récemment sur les matériaux mésostructurés et leur fonctionnalisation pour des applications d’adsorption. Puis une partie bibliographique sur les réactions catalytiques en présence de matériaux mésoporeux . Elle sera suivie par des généralités sur la pollution des eaux par les composés organiques volatiles. Dans le chapitre II, sont présentées les méthodes et les techniques de caractérisation. Le chapitre III sera consacré à la synthèse et caractérisations de nos matériaux mésoporeux de type MCM-41/Ti-MCM-41, FSM-16/Ti-FSM-16 et MCM-48/Ti-FSM-16 et en deuxième lieu, figure le greffage proprement dit, réalisé par modification de ces matériaux par un organosilane de type Trimethylchlorosilane (TMCS). L’application catalytique sera exposée au chapitre IV. Alors que l’application environnementale (adsorption du phénol ou/et Acide p-hydroxybenzoïque (4AHB) sera traitée au chapitre V. Enfin, nous terminerons par une conclusion générale.

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