Réactivité et manipulation de nanotubes de carbone monocouches : fonctionnalisation de surface par greffage covalent et mise en œuvre comme agent structurant
RESUME (English version)
Ce travail de thèse est consacré à l’utilisation de nanotubes de carbone monocouches (SWNTs) comme agent structurant, ainsi qu’au greffage covalent de SWNTs en vue de modifier leurs propriétés de surface.
La première partie traite de l’emploi de SWNTs comme agent structurant dans la synthèse, par voie hydrothermale, d’aluminosilicates mésoporeux de type MCM-41. Les composites qui en résultent sont caractérisés par microscopie électronique, diffusion Raman, diffraction des rayons X et adsorption-désorption de N2. La microscopie à transmission a permis d’observer la présence de nanotubes isolés au sein des mésopores, mais la structure des composites n’est pas encore clairement élucidée.
La deuxième partie aborde la fluoration de SWNTs par F2. Les évolutions spectroscopiques de buckypapers fluorés sont suivies en fonction de stœchiométries CnF croissantes. La bonne solubilité des fluorotubes C2F dans l’isopropanol est mise en évidence par microscopie à force atomique (observation d’une majorité de tubes isolés, et non pas de fagots). La réaction de défluoration, utilisant l’hydrazine, a été étudiée par diffusion Raman, d’abord sur des fluorotubes en solution, puis sur des fluorotubes isolés préalablement déposés sur une surface. Les évolutions des modes radiaux observées après défluoration sont expliquées par l’effet fagot.
Le dernier chapitre traite du greffage de groupes aryles sur des SWNTs, par réduction électrochimique de sels de diazonium. Des films minces de nanotubes sont employés comme électrode de travail dans un montage à potentiel constant. Les greffages de groupes 4-bromophényles, 4-carboxyphényles et 4-chlorométhylphényles ont été caractérisés par spectroscopies de diffusion Raman et de photoélectrons X. La possibilité d’effectuer des couplages entre les aryles greffés et d’autres groupes a été explorée sur les nanotubes fonctionnalisés par les 4-chlorométhylphényles (substitutions nucléophiles par des amines et diamines).
Mots-clEs :
|
· nanotubes de carbone monocouches |
· fluoration |
|
· agent structurant |
· greffage électrochimique |
|
· oxydes mésoporeux |
· dispersion colloïdale |
|
· fonctionnalisation |
· analyse de surface |
MANUSCRIT
Manuscrit en entier (24,3 Mo)
Introduction et table des matières
| Chapitre 1 Les nanotubes de carbone |
 |
Fibre NanoledgeÔ constituée de nanotubes de carbone monocouches alignés (image MEB) |
| Chapitre 2 Composites MCM-41 / SWNTs |
 |
Composite aluminosilicate mésoporeux/nanotubes de carbone monocouches (image TEM) |
| Chapitre 3 Fluoration de nanotubes de carbone monocouches |
 |
Nanotubes de carbone monocouches fluorés de stœchiométrie C2F (image AFM sur mica) |
| Chapitre 4 Greffage électrochimique de nanotubes de carbone monocouches |
 |
Feuille de nanotubes de carbone monocouches ("buckypaper") utilisée comme électrode pour une réaction de greffage électrochimique (image MEB) |
| Annexes | Annexe A MCM-41/SWNTs partie expérimentale |
| Annexe B Fluoration, partie expérimentale | |
| Annexe C Greffage électrochimique, partie expérimentale | |
| Annexe D Sonochimie | |
| Annexe E Tensioactifs | |
| Annexe F Microscopie à force atomique | |
| Annexe G Caractérisation de la porosité par adsorption de gaz | |
| Annexe H Spectroscopie de diffusion Raman |
SOUTENANCE
Fichier Power Point (16,8 Mo)
