L ha tillo SBA-16 et SBA-16-NC1 ont été caractérisés de la même manière que les ha tillo s p se t s p de e t afi de ifie si l ha tillo SBA-16 a bien été greffé. Les diffractogrammes des rayons X sont présentés dans la figure III.9.
Figure III.9. Diffractogrammes de rayons X obtenus pour la silice mésoporeuse
ordonnée SBA-16 avant et après greffage avec NC1.
T ois pi s peu e t t e o se s su l ha tillo SBA-16, le premier qui est le plus i te se et situ au ale tou s de , ° θ et o espo d à la fle io su le pla , alo s que les deu aut es pi s d i te sit s plus duites situ s au ale tou s de , ° et , ° θ sont caractéristiques des plans (200) et (211)241. Ces pi s so t a a t isti ues d u e structure cubique centrée (Im3m). Les paramètres structuraux sont présentés dans le tableau III.4. Le paramètre de maille « a » a été mesuré aux alentours de 13,3 nm pour l ha tillo pa e t, e ui o espo d à e ui peut t e t ou da s la litt atu e. Ap s greffage, u d alage de l e se le des t ois pi s est o se e s les bas angles, indiquant une augmentation du paramètre de maille « a », estimé à 15 nm. Ce résultat est peu commun, étant donné que la littérature mentionne généralement soit une absence de modification du paramètre de maille « a »242, soit un rétrécissement de celui-ci241. Ce d alage est pas du o plus à u a tefa t ta t do ue les ha tillo s o t t pass s plusieurs fois en diffraction des rayons X. Cependant, ces pics montrent également une o se atio de la sost u tu atio de l ha tillo . U e di i utio de l i te sit elati e des pics chez le matériau greffé est également observée en comparaison avec le matériau parent, due aux fonctions organiques greffées.
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Tableau III.3. Propriétés structurales et texturales des échantillons SBA-16 et SBA-16-NC1.
Echantillons SBET a (m2 g-1) Vpa (cm3 g-1) DBJHa (nm) d110b (nm) ab (nm) Teneur NH2c (mmol.g-1) fc (NH2.nm-2) SBA-16 851 0,67 3,8 9,4 13,3 - - SBA-16–NC1 343 0,36 3,7 10,6 15,0 1,13 1,98
a, P op i t s te tu ales issues de la ph siso ptio d azote; b, caractéristiques de la structure poreuse
obtenues à partir des diffractogrammes de rayons X: d110 est la distance entre les plans (110), a est le
paramètre de maille obtenu à partir de la d110, en appliquant la formule : a = d110 ; c f est la densité
de fonctions de surface obtenue via la formule :
.
Des isothe es de ph siso ptio d azote o t t alis es su les échantillons SBA-16 et SBA-16-NC1 et les résultats sont présentés dans la figure III.10. Les données texturales des échantillons SBA-16 et SBA-16-NC1 ont été calculées et présentées dans le tableau III.3. Les isothe es des deu ha tillo s so t, selo la lassifi atio de l IUPAC, de t pe IV a e u e hystérèse de type H2, caractéristiques de solides mésoporeux228 dont les mésopores présentent des constrictions. Cette allure est caractéristique des silices mésoporeuses de type SBA-16 dont les mésopores forment des cavités sphériques accessibles par de petites ouvertures (< 4 nm)243. L ha tillo SBA-16 possède une surface spécifique supérieure à 800 m²·g-1, un volume poreux de 0,67 cm3.g-1 et un diamètre dou e tu e de pores aux ale tou s de , . Ap s g effage, il est o se u e ua tit d azote adso e plus faible par rapport au matériau parent, phénomène lié à une diminution de la surface spécifique et également du volume poreux due à la présence de groupements amines dans la porosité. Une diminution de la taille des ouvertures des mésopores est également à noter pour SBA- 16-NC1 (3,7 nm) par rapport au matériau parent (3,8 nm).
Des analyses par spectroscopie infrarouge sur les échantillons SBA-16 et SBA-16-N2C1 ont été réalisées pour vérifier la présence des fonctions greffées et les résultats sont présentés dans la figure III.11. Comme pour les échantillons SBA-15 et KIT-6 décrits précédemment, la nature des bandes présentes ici est très similaire. Sur le spectre du matériau parent, une bande intense apparaît à ≈ -1, caractéristique des vibrations
d lo gatio s des groupements Si-OH isol s, u e aut e a de à ≈ -1et ≈ -1
toutes les deux liées aux groupements hydroxyles. A la suite du greffage, des bandes suppl e tai es peu e t t e o se es à ≈ -1 et 3306 cm-1, correspondant aux i atio s d lo gatio s as t i ues et s t i ues des g oupe e ts a i es, et à ≈ 940 cm-1 et 2861 cm-1att i u es au i atio s d lo gatio s as t i ues et s t i ues des g oupe e ts alk les. E fi , la a de situ e à ≈ -1 est liée aux vibrations de déformations des groupements amines. Tout comme pour les échantillons fonctionnalisés p de e t a a t is s, u e di i utio de l i te sit des a des li es au g oupe e ts
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silanols résultant de la fonctionnalisation est observée. Les tests de caractérisation effectués ont permis ainsi de vérifier la conservation de la structure mésoporeuse ordonnée à longue distance et la présence des fonctions greffées sur le matériau SBA-16-NC1.
Figure III.10. Isothe es de ph siso ptio d azote o te ues pou les ha tillo s SBA-16 et
SBA-16-NC1.
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Concernant la teneur en fonctions –NH2 greffées sur SBA-16-NC1 obtenue par analyse C-H-N (tableau III.3), plus de fonctions ont pu être greffées sur la SBA-16-NC1 (1,13 mmol·g-1) que sur la SBA-15-NC1 en relation avec la plus grande surface spécifique de la SBA-16 par rapport à la SBA-15. Cependant, la densité de fonctions NH2·nm-2 de la SBA-16-NC1 (1,98 NH2·nm-2) reste proche de celle obtenue pour la SBA-15-NC1 (1,8 NH2·nm-2) en raison de la grande su fa e sp ifi ue de l ha tillo SBA-16-NC1 après greffage.