Assas Recherche | Synthèse et caractérisation de matériaux microporeux : vers un adsorbant modulable et un matériau modèle simple pour l'étude de déformations induites par l'adsorption en milieu microporeux

Synthèse et caractérisation de matériaux microporeux : vers un adsorbant modulable et un matériau modèle simple pour l'étude de déformations induites par l'adsorption en milieu microporeux (Document en Anglais)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse consultable sur internet, en texte intégral.

Informations sur les contributeurs

Auteur : Mekonnen Benhur

Mekonnen, Benhur

Nom

Mekonnen

Prénom

Benhur

Nationalité

Français

Date de soutenance : 17-01-2025

Directeur(s) de thèse : Allouche Joachim

Allouche, Joachim

Nom

Allouche

Prénom

Joachim

- Gregoire David

Gregoire, David

Nom

Gregoire

Prénom

David

Etablissement de soutenance : Pau

Pau

Nom

Pau

Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les matériaux (Pau)

Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les matériaux (Pau)

Nom

Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les matériaux (Pau)

Ecole doctorale : Sciences Exactes et leurs Applications

Sciences Exactes et leurs Applications

Nom

Sciences Exactes et leurs Applications

Informations générales

Discipline : Chimie
Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie

Mots-clés libres : Déformation induite par adsorption, Sol-Gel, Revêtement au trempé, Dépôt électrochimique, Polymères hyper-Réticulés
Mots-clés :

Polymères réticulés
Adsorption - Travail à chaud
Sol-gel, Procédé

Résumé : Ce travail contient deux parties portant sur l'élaboration de matériaux microporeux. Dans la première partie, nous abordons la synthèse en trois étapes (dans l'ordre : polymérisation radicalaire en masse, fonctionnalisation et hyper-réticulation via une réaction d'alkylation de Friedel-Crafts) de polymères hyper-réticulés fonctionnalisés et fluorés (HCP) à partir de trois unités monomères fonctionnelles : le divinylbenzène, le chlorure de vinylbenzyl et le pentafluorostyrene. Les propriétés texturales des HCP se sont révélées fortement influencées par le rapport initial des monomères. Par conséquent, ce dernier a été optimisé afin de trouver un compromis raisonnable entre les propriétés texturales et le degré de fonctionnalisation. Une méthode de fonctionnalisation sélective, rapide et économe en énergie, la réaction para-fluoro-thiol, a été utilisée pour fonctionnaliser le cycle pentafluorobenzene avec une série de thiols accessibles, portant divers groupes chimiques (sulfonate, alkyle, amine et hydroxyle), aboutissant à des HCP fonctionnalisés avec des groupements chimiques variés. Les performances d'adsorption de CO2 à haute pression des matériaux ont été évaluées par manométrie. Les résultats ont montré les différences induites par la présence des groupements chimique à pression ambiante et ont mis en évidence l'importance des propriétés texturales, et en particulier celle du volume microporeux, envers les performances d'adsorption à haute pression, avec une contribution probable du gonflement des HCP induit par adsorption.La deuxième partie de ce travail concerne la synthèse de films de silice microporeux à partir de composés organosilane dipodaux. Après avoir évalué une série de techniques, notamment l'autoassemblage assisté par électrochimie (EASA), le dépôt par solution de Stöber et l'autoassemblage induit par évaporation (EISA), cette dernière méthode a été retenue pour produire des films uniformes et sans fissures. Ces films serviront de matériau modèle simple pour la première étape de validation expérimentale d'un modèle de poromécanique. Tout d'abord, une série de films a été élaborée à partir de cinq précurseurs organosilane dipodaux par coulée de solvant afin d'identifier les précurseurs et le protocole adaptés à l'obtention de films nanoporeux. Trois de ces précurseurs organosilane dipodaux ont permis d'obtenir des films nanoporeux avec une dispersité variable de la PSD, comme l'a révélé la porosimétrie à l'argon. En conséquence, ces derniers ont été sélectionnés pour élaborer des films minces par dépôt par trempage. Deux types de substrats ont été considérés (PVC et wafer de silicium), et la vitesse de retrait a été ajustée afin d'obtenir des films uniformes et sans fissures. Les films déposés sur wafer de silicium dans le régime de drainage ont été choisis pour réaliser des études de déformation induite par adsorption d'eau à l'aide de la porosimétrie environnementale par ellipsométrie (EEP). Au cours de quatre cycles continus d'adsorption/désorption, les résultats ont révélé que la chimisorption de l'eau entraînait un changement progressif des propriétés d'adsorption et de déformation de tous les matériaux entre les cycles. Un gonflement monotone a été observé pour deux des matériaux, tandis qu'une contraction suivie d'un gonflement, typique d'une condensation capillaire, a été observée pour un film.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2025PAUU3002
Type de ressource : Thèse