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Etude Structurale et Dynamique de Solutions de Sucre Confinées

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par Gérald LELONG
Université d'Orléans - Thèse 2007
  

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6.3. DISCUSSION SUR LE MECANISME DE FORMATION

Toutes ces caractérisations nous ont donc permis de connaître de manière beaucoup plus précise le produit final et ses propriétés physico-chimiques. Intéressons nous maintenant à la manière dont ont pu se former ces sphères.

Dans les cas des silicates préparés à partir de la plus faible concentration en tensioactif (0,1%), l'arrangement hexagonal des pores et la morphologie sont beaucoup mieux définis que ceux des échantillons contenant des teneurs en surfactant plus élevées. Lorsque la concentration se rapproche de la concentration micellaire critique (CMC), les molécules de tensioactif sont libres ou très faiblement organisées en micelles sphériques ou cylindriques. Dans un système biphasique, comme c'est le cas ici, l'hydrolyse du TEOS se produit à l'interface. A cause des interactions de type électrostatiques entre les oligomères silicatés et la tête chargée du CTMABr, les micelles faiblement assemblées se brisent alors en libérant leurs molécules. Les molécules libres de tensioactif chargées positivement présentes dans la phase aqueuse sont électrostatiquement adsorbées par les oligomères silicatés chargés négativement et présents dans la phase du TEOS. (Figure 73(a)) Une microémulsion de type eau-dans-l'huile se forme alors. Les premières agrégations de composites organique-inorganiques

apparaissent à l'interface, où un mécanisme d'auto-assemblage coopératif se produit .200 La petite quantité d'éthanol générée par l'hydrolyse du TEOS va alors agir comme un co-surfactant, amenant les agrégats de micelles à s'organiser sous forme sphérique afin de minimiser leur énergie de surface. (Figure 73(b)) La croissance des particules conduit à une forme sphérique qui présente la plus haute symétrie et la plus basse énergie de surface. Ceci est corroboré par la variété des longueurs des pores cylindriques, qui sont assez courts à la périphérie et plus longs au centre de la sphère.

(a) Système biphasique (b) A l'interface Si(OR)4

Si(OH)x(OR)4_x

Tensioactif

TEOS

Phase aqueuse

Figure 73: Représentations schématiques du système biphasique Phase TEOS/Phase aqueuse (a), et du mécanisme d'auto-assemblage coopératif (b).

6.4. CONCLUSION GENERALE DU CHAPITRE 6

Dans ce chapitre sur la synthèse de silice mésoporeuse, nous avons évalué les effets de la concentration en tensioactif sur la morphologie et la texture du produit final. Cette étude nous a permis d'optimiser nos technique de synthèse afin d'obtenir des nanosphères de silice présentant une mésoporosité contrôlée. Parmi toutes les méthodes d'élaboration répertoriées jusqu'alors, aucune synthèse ne présente un tel résultat dans un milieu 100% aqueux, avec des concentrations en tensioactif aussi faibles, et en milieu ammoniacal.164,172,201,202

Résumons ici les principaux résultats obtenus : Morphologie :

o La diminution en concentration nous a conduit à la formation d'objets sphériques,

o Des nanosphères de silice mésoporeuse homodisperses en taille (Ø ~ 125 nm) ont été synthétisées pour la plus faible concentration en tensioactif.

Texture:

o La mésoporosité est de type MCM-41 (Ø ~ 3 nm, L ~ 100-120 nm),

o Les murs de silice entre les pores (Ep. ~ 1,5 nm) sont plus épais que dans les MCM conventionnels,

o L'accessibilité des pores aux gaz et aux solutions aqueuses a été démontrée.

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