Transcript Développement de nouveaux matériaux composites silice

MASTER DE CHIMIE DE PARIS CENTRE - M2S2
Proposition de stage 2013-2014
Spécialité(s) de rattachement (préciser oui/non)
Chimie analytique, physique, et théorique : Non
Chimie moléculaire : Non
Chimie et physico-chimie des matériaux : Oui
Ingénierie chimique : Non
Laboratoire d’accueil
Intitulé : Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris
Adresse : 11 Place Marcelin Berthelot, Collège de France, Bat C/D 4eme étage et Campus Jussieu, Bât
F, 3ème étage.
Directeur (Nom, Prénom) : SANCHEZ, Clément
Tél : 01 44 27 15 01
E-mail : [email protected]
Responsables du stage
Nom, Prénom : FERNANDES, Francisco (co-encadrement : MASSE, Sylvie & CORADIN, Thibaud)
Fonction : MCF
Tél : 0144271434/6539
E-mail : [email protected]
Période de stage : février-juillet 2014
Développement de nouveaux matériaux composites silice-pectine à morphologie contrôlée pour des
applications environnementales
Projet scientifique (1 page maximum) :
1. Présentation et description du sujet
Les matériaux composites obtenus à partir d’une phase inorganique et d’une phase biopolymère
(biocomposites) présentent un intérêt croissant dû à leur grande richesse compositionnelle ainsi qu’à
leurs nombreuses applications (relargage contrôlé de principes actifs, génie tissulaire, membranes
sélectives de gaz, matériaux ignifuges, ...) issues des effets synergiques entre les différentes phases.1
Actuellement, plusieurs biopolymères tels que les protéines structurelles (collagène, gélatine,…) ou les
polysaccharides (chitosane, alginate,…) sont utilisés en présence d’une phase inorganique pour
développer ce type de matériau.2 La silice occupe en particulier une place majeure dans ce domaine du
fait de sa versatilité chimique et de son absence d’impact environnemental.
Ce stage porte sur le développement de matériaux biocomposites en utilisant la silice en présence d’une
famille de polysaccharides presque inexplorée dans ce type de matériaux, les pectines.3 Ces pectines,
présentes dans les tissus végétaux, sont, entre autre, responsables de la gélification des confitures.
Nous chercherons à contrôler la précipitation d’un réseau silicique à partir de ses précurseurs
moléculaires en présence de ce biopolymère pour l’obtention de biocomposites de différentes
morphologies (réseaux interpénétrés, silice@pectin, pectin@silice,…). Les matériaux développés seront
caractérisés, en particulier en terme de (bio)-dégradation, et leur potentiel d’application pour le
traitement des sols sera évalué. Ce travail sera effectué en collaboration avec une équipe de l’INRA.
2. Techniques/méthodes utilisées
Ce sujet implique une forte composante de synthèse (méthode sol-gel et marquage par des fluorophores)
et mise en œuvre de matériaux (lyophilisation et séchage supercritique) pour l’obtention de monolithes
poreux. La caractérisation de ces matériaux se fera à l’aide de techniques microscopiques
(MEB, MET et microscopie à fluorescence), spectroscopiques (RMN du solide, FTIR et UV-Vis), ainsi
que par des analyses thermiques (DSC, ATG) et porosimétriques (adsorption-désorption d’azote). Des
essais pour estimer la dégradation sélective des réseaux siliciques et biopolymère sont aussi envisagés,3
tout comme des tests d’adsorption de contaminants modèles.4,5
3. Résultats attendus
(a) Développement et caractérisation de matériaux silice-pectine ;
(b) Caractérisation de la (bio)dégradabilité des matériaux développés ;
(c) Evaluation du potentiel d’application dans le traitement des sols.
4. Références
1
E. Ruiz-Hitzky, F. M. Fernandes, Prog. Polym. Sci. 2013, 38, 1391.
C. Aimé, T. Coradin J Polym. Sci. B: Polym. Phys. 2012, 50, 669.
3
N. Agoudjil, C. Sicard, V. Jaouen, C. Garnier, E. Bonnin, N. Steunou, T. Coradin Pure Appl. Chem. 2012, 84, 2521.
4
H. Bouyarmane, S. El Asri, A. Rami, C. Roux, M. A. Mahly, A. Saoiabi, T. Coradin, A. Laghzizil, J. Hazard Mater. 2010,
181, 736.
5
K. Achelhi, S. Masse, G. Laurent, C. Roux, A. Laghzizil, A. Saoiabi, T. Coradin, Langmuir 2011, 27, 15176
2