Chapitre V : Etude des poudres issues des solutions tensioactives contaminées après la
III. Etude du système de référence P123-Nd-HDEHP
III.4. Structuration du solide issu de la solution de référence P123-Nd-HDEHP
III.4.1. Résultats
Les poudres P123@silice et P123-Nd-HDEHP@silice calcinées sont analysées par SAXS et les courbes de diffusion I(q) sont représentées sur la Figure 96 suivante :
Figure 96 : Courbes SAXS des poudres P123@silice et P123-Nd-HDEHP@silice calcinées
La courbe SAXS de la poudre P123-Nd-HDEHP@silice présente trois pics de Bragg dont les valeurs de q sont 0,76 – 1,3 et 2 nm-1 correspondant respectivement aux distances inter-réticulaires de 8,3 – 4,8 et 3,1 nm. Par comparaison avec la poudre P123@silice, la présence du complexe Nd-HDEHP permet
187 une bien meilleure structuration de la poudre ainsi qu’une augmentation de la distance inter- réticulaire du plan (10).
Les isothermes d’adsorption et de désorption des poudres P123-Nd-HDEHP@silice et P123@silice sont tracées et présentées sur la Figure 97 suivante :
Figure 97: Isothermes d'adsorption et de désorption des poudres P123-Nd-HDEHP@silice et P123@silice calcinées
La poudre P123-Nd-HDEHP@silice ne présentent qu’une seule d’hystérésis caractérisant un matériau uniquement mésoporeux, comparativement aux poudres P123@silice, P123-HDEHP@silice et P123- Nd@silice, qui elles présentent toutes 2 hystérésis.
Le volume poreux total pris à la pression relative proche de 1 est de 0,5 cm3.g-1.
La surface spécifique calculée par la méthode BET pour la poudre issue de la solution de référence contenant les complexes HDEHP-Nd et les micelles de P123 est égale à 540 m2.g-1.
La surface externe (mésoporeuse et macroporeuse) selon la méthode t-plot est estimée à 300 m2.g-1 et le volume des micropores est estimé à 0,12 cm3.g-1 soit un pourcentage par rapport au volume total des pores de 24%.
La distribution du volume des pores en fonction de leurs diamètres pour la poudre P123-Nd- HDEHP@silice selon la méthode BJH est représentée sur la Figure 98 suivante :
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Figure 98 : Distribution du volume des pores en fonction de leurs diamètres pour la poudre P123-Nd- HDEHP@silice calcinée selon la méthode BJH
La distribution du volume des pores en fonction de leurs diamètres selon la méthode BJH permet d’estimer la taille des pores qui est de 4,3 nm dans le cas de la poudre P123-Nd-HDEHP@silice.
III.4.2. Discussion
Le Tableau 41 suivant présent l’ensemble des résultats des analyses SAXS et BET de la poudre P123- Nd-HDEHP@silice comparée aux poudres P123@silice, P123-Nd@silice et P123-HDEHP@silice :
Poudre d10 (nm) a (nm) dBJH (nm) emur (nm) VT (cm3.g-1) % Vmicro Asurf,BET (m2.g-1) Asurf,t (m2.g-1) Asurf,micro (m2.g-1) P123@silice 8,7 10,1 4,6 5,5 0,8 6 360 260 100 P123- Nd@silice 9,0 10,4 5,3 5 1,2 11 710 430 280 P123- HDEHP@silice 9,0 10,4 4,6 5,8 0,7 10 470 320 150 P123-Nd- HDEHP@silice 8,3 9,6 4,3 5,3 0,5 24 540 300 240
Tableau 42 : Récapitulatif des résultats des analyses SAXS et BET des poudres issus du système de référence
Les pics de Bragg observés par diffraction des rayons aux petits angles de la poudre P123-Nd- HDEHP@silice peuvent correspondre à un arrangement hexagonal 2D pour les deux premiers plans (10) et (11) et pour le quatrième plan (21). En effet, les valeurs normalisées des quatre premiers pics de Bragg pour une structure hexagonale sont 1, ξ͵, 2 et ξ. Comme dans le cas de la poudre issue de la solution micellaire de P123 ne contenant que l’HDEHP, le quatrième plan (11) semble être favorisé lors de cette précipitation. Toutefois, la poudre obtenue à partir de la solution contenant les complexes Nd-HDEHP est beaucoup mieux structurée que pour les autres cas. La présence de complexes dans la solution aide à la structuration des micelles en phase hexagonale.
Contrairement au cas de la poudre issue de la solution micellaire de P123 ne contenant que le Nd, l’ajout d’HDEHP dans cette solution entraîne une diminution très importante de la taille de pores et
189 du volume poreux total. A partir de cette comparaison, il est déjà possible de conclure que le Nd n’est plus sous la même forme dans la solution. Cela confirme la présence d’interaction entre HDEHP et Nd, avec comme il a été montré précédemment la formation de complexes. La formation de ces complexes annulent la propriété de déshydratation des Nd3+ qui entraînait une augmentation la partie hydrophobe du P123 et donc une augmentation de la taille de cœur et par conséquent de la taille de pores après précipitation de la silice. La taille de pores de la poudre P123-Nd-HDEHP@silice est légèrement plus faible que celui de la poudre issue de la solution ne contenant que le P123. Les complexes ont donc peu d’effet sur le cœur des micelles de P123.
En revanche la proportion de volume microporeux par rapport au volume poreux total (24%) est beaucoup plus grande pour cette poudre P123-Nd-HDEHP@silice comparativement à toutes les autres poudres issus des solutions du système de référence (P123@silice; P123-Nd@silice et P123- HDEHP@silice). Cela s’expliquerait par une interaction des complexes avec la couronne des micelles.
L’étude par DLS du système complexes-P123 avait permis de conclure à une interaction entre les complexes et les micelles de P123 mais il n’avait pas été possible de conclure si cette interaction avait lieu avec le cœur des micelles ou leurs couronnes (ou les deux). Les analyses SANS appuient l’hypothèse d’une interaction des complexes Nd-HDEHP avec la couronne des micelles. Les résultats obtenus ici sur le solide permettent de confirmer cette hypothèse d’une stabilisation des complexes par la présence de micelles et que ces complexes se positionnent autour des micelles dans leur couronne puisque ce sont les chaînes de POE localisées dans la couronne micellaire qui sont responsables de la formation de micropores.