Nanostructured Hybrid Silica by 'Liquid Crystal Templating' of ionic precursors

Abstract

Une série de précurseurs contenant des sous-structures organo-ioniques à base d'entités imidazolium, guanidinium, ammonium et zwitterionique ainsi que des précurseurs neutres contenant des sous-structures amido-thiol, amine-thiol et amine a été synthétisée. Ces précurseurs ont été utilisés pour la synthèse de matériaux silices hybrides nanostructurés par voie template. La formation de matériaux nanostructurés a été réalisée par des réactions d'hydrolyse-polycondensation par l'utilisation de différents agents de structuration. Ce travail avait pour but la détermination des principaux facteurs influençant la structuration des matériaux. Ainsi, nous avons préparé une série d'ionosilicates nanostructurés par une nouvelle méthode de structuration qui met en jeu des interactions spécifiques entre des paires d'ions ‘précurseur cationique - surfactant anionique' et ‘précurseur anionique - surfactant cationique'. Cette approche a permis d'accéder aux matériaux originaux de type PMO ionique. Finalement, nous avons utilisé pour la première fois des surfactants de guanidinium comme ‘template' dans la synthèse des silices ioniques nanostructurées de morphologie sphérique. Les matériaux nanostructurés contenant des sous-structures amine, amine-thiol, ammonium et zwitterionique développés au cours de ce travail présentent des surfaces spécifiques élevées et une bonne accessibilité des sites organiques. Ces propriétés font de ces matériaux des systèmes de choix pour des applications en catalyse ou en séparation.A series of precursors containing organo-ionic substructures such as imidazolium, guanidinium, ammonium and zwitterionic entities and several neutral precursors containing thiol-amide, thiol-amine and amino groups were successfully synthesized. These precursors were used for the synthesis of nanostructured silica hybrid materials containing ionic substructures via soft templating approaches. The formation of structured materials was achieved using template directed hydrolysis polycondensation procedures in the presence of various structure directing agents. The goal of this study was the determination of the parameters influencing the structuring of the materials. Thus, we prepared a series of nanostructured ionosilicates using a new method of structuring that is based on specific interactions between ‘cationic precursor - anionic surfactant' and ‘anionic precursor - cationic surfactant' ion pairs. This new strategy allowed the synthesis of ionic 'periodic mesoporous organosilicas'. At the end of this thesis, we used a new ‘guanidinium' type template in the preparation of nanostructured i-silica hybrid materials with a spherical morphology. Nanostructured ionosilicates bearing amine, amino-thiol, ammonium and zwitterionic substructures prepared in this work present high specific surface areas and a high accessibility of the organic functional sites. Due to these features, these materials have large potential in the fields of catalysis and separation