STRUCTURE ET CLASSIFICATION DES SILICATES

STRUCTURE ET CLASSIFICATION DES SILICATES

REVUE DE LA LITTERATURE

LES SILICATES Les silicates sont des composés naturels qui se produisent chimiquement contenant du silicium, de l’oxygène et un ou plusieurs ions métalliques, par exemples l’aluminium, le baryum, le calcium, le magnésium, le potassium, le sodium ou le zirconium. Avec de l’oxyde de silicium, ils forment environ 90% de la croute terrestre lithosphère [3]. Au cours de leur formation et selon les conditions, ils peuvent se produire dans de nombreuses différentes formes géologiques et chimiques. Les silicates peuvent être trouvés dans la plupart des minéraux des roches communs formant par exemple le quartz, mica ou, récemment à l’amiante d’usage courant en raison de ses propriétés dangereuses pour la santé. Ils sont aussi l’ingrédient essentiel de roches sédimentaires, par exemple, les argiles, le grès et les schistes. 2-1- STRUCTURE ET CLASSIFICATION DES SILICATES Les silicates forment une classe de matériaux extrêmement vaste, en composition, en structure, et en propriétés. Pour établir une classification de ces minéraux, il est d’usage d’employer des critères cristallochimiques. Comme les atomes de silicium sont presque toujours en coordinence tétraédrique et que les tétraèdres se connectent toujours entre eux par le sommet [4], il est alors commode de considérer l’arrangement des unités entre elles pour établir une classification de ces minéraux (plutôt que de les classer selon leur groupe d’espace). Dés lors, on retrouve des groupes de silicates bien connus [4]. La première classification des silicates a été faite en 1811[5], basée sur la théorie de l’acide silicique. Selon cette théorie, il existe quatre groupes de silicates: ortho-, méta-, di-, ou trisilicates- nommés d’après l’acide à partir duquel elles sont dérivées théoriquement. De nos jours, ils sont également classés en fonction de leur structure cristalline. Les principaux éléments constitutifs de tous les silicates sont des tétraèdres SiO4, qui sont reliés les uns aux autres par des sommets (Figure1). En fonction du nombre de sommets, qui sont connectés à d’autres tétraèdres, des structures différentes peuvent être faites. Les structures CHAPITRE I : REVUE DE LA LITTERATURE 6 mentionnées ci-dessous peuvent également être utilisées comme base pour la classification des différents minéraux. Orthosilicates: Les orthosilicates sont formés à partir d’unités tétraédriques SiO4 isolées. Les atomes d’oxygène sont liés par coordination à un atome de métal et en fonction de l’indice de coordination du métal, les différentes structures cristallographiques sont créés, exemple Zn2SiO4, où le zinc est tétraédrique entouré par quatre atomes d’oxygène, ou Mg2SiO4, où le magnésium est octaédrique entouré par six atomes d’oxygène [

SILICATES TRIDIMENSIONNELS:

Une structure en trois dimensions est créée, après avoir lié quatre atomes d’oxygène à quatre différents tétraèdres, exemple, quartz [3]. Des dérivés très fréquents de ces métallosilicates sont des minéraux, dans lesquels, des éléments d’atomes de silicium ont été généralement substitué par un métal tétra coordonnée [3]. Les aluminosilicates poreux – zéolites [6] sont des exemples de ces matériaux, qui ont une grande importance à l’industrie chimique. Une substitution isomorphe de Si4+ par Al3+ nécessite la présence en plus, d’un cation en dehors de la charpente qui compense la charge négative créée par AlO4 En outre, parce que le nombre de tétraèdre SiO4 reliée les un aux autre peut être différent, les tétraèdres peuvent créer différentes unités de construction (SBU – éléments de construction secondaires). Ils construisent de briques de variété d’ouverture, structures zéolitiques poreuse, exemple, faujasite (Figure 6).La porosité et la possibilité d’introduire divers cations métalliques dans les positions extra charpente sont les principales raisons de leur important succès industriel.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE REVUE DE LA LITTERATURE
1- INTRODUCTION
2- LES SILICATES
2-1- STRUCTURE ET CLASSIFICATION DES SILICATES
2-2 – LES SILICATES LAMELLAIRES
2-2-1- SILICATES TRIDIMENSIONNELS
2-2-2- LES SILICATES LAMELLAIRES NATURELS
2-2 -2-1- MAGADIITE
2-2 -2-2- KENYAITE
2-3- MODELES STRUCTURAUX
2-3-1- INTRODUCTION
2-3-2- DONNEES CRISTALLOGRAPHIQUES
2-3-3- LE FEUILLET SILICATE
2-3-3-1. LE MODELE DE SCHWIEGER ET AL. (1985)
2-3-3-2. LE MODELE DE PINNAVAIA ET AL. (1986)
2-3-3-3. LE MODELE DE GARCES ET AL. (1988
2-3-3-4. LE MODELE D’ALMOND ET AL. (1997)
2-3-4- L’ESPACE INTERFOLIAIRE
2-3-5-CONCLUSION SUR LES MODELES EXISTANTS
3 – MATERIAUX ZEOLITIQUES LAMELLAIRES
4 – PROPRIETES ET APPLICATIONS POSSIBLES
4- 1- PROPRIETES
4- 2- APPLICATIONS POSSIBLES
5- SYNTHESE DES SILICATES LAMELLAIRES
5- 1-MODIFICATION DE PARAMETRES DE SYNTHESE.
5- 1-1-SOURCE DE SILICE
5-1-2- SOURCE ALCALINE.
5-1-3-COMPOSITION DE MELANGE DE SYNTHESE.
5-1-4- LA TEMPÉRATURE DE CRISTALLISATION.
5-1-5-TEMPS DE CRISTALLISATION
5- 1-6-PRESENCE D’UN AGENT STRUCTURANT DIRECT (TEMPLATE).
5-2- MODIFICATION DES SILICATES LAMELLAIRES.
5-2-1- MODIFICATION DE POST SYNTHESE.
5-2 -2- L’INCORPORATION D’UN HETEROATOME
5-2-3 REACTION DE CONDENSATION
5-2-3-1. CONDENSATION TOPOTACTIQUE (INTER-COUCHE)
5-2-3-2. PONTAGE AVEC DES REACTIFS DE SILYLATION MONOMERES
5-3- L’ACTIVITE CATALYTIQUE DU TITANE
CHAPITRE II TECHNIQUES EXPERIMENTALES DE CARACTERISATION ET
PROTOCOLES DE SYNTHESES
INTRODUCTION
I – 1- TECHNIQUES DE CARACTERISATIONS STRUCTURALES
1-1- DIFFRACTION DES RAYONS X (DRX)
1-2- MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE A BALAYAGE (MEB)
2- ANALYSE THERMIQUE (ATG ET ATD)
2-1- L’ANALYSE THERMOGRAVIMETRIQUE (ATG)
2-2-L’ANALYSE THERMIQUE DIFFERENTIELLE (ATD)
3- ANALYSE CHIMIQUE PAR FLUORESENCE X
4- ANALYSE ELEMENTAIRE EDAX
5- SPECTROSCOPIE UV-VISIBLE
6- TECHNIQUES DE CARACTERISATIONS OPTIQUES
6-1 SPECTROSCOPIE INFRAROUGE FTIR
6-2- LA SPECTROMETRIE RAMAN
7- ADSORPTION D’AZOTE: B.E.T.
8- LA PHOTOCATALYSE HETEROGENE
II- LES REACTIFS UTILISES
III-PROTOCOLE DE SYNTHESE
IV-PROTOCOLE D’INTERCALATION ET PONTAGE
V-PROFIL DE CALCINATION
V-PROFIL DE CALCINATION
CHAPITRE III
SYNTHESE DE LA KENYAITE-Na ET LA MAGADIITE-Na
1-INTRODUCTION
2 -SYNTHESE DE LA KENYAITE-Na
3-OPTIMISATION DES PARAMETRES DE SYNTHESE
3-1- EFFET DE LA TEMPERATU RE DE CRISTALLISATION ET LE TEMPS DE
REACTION
3-2- EFFET DE LA SOURCE DE SILICE
3-3- L’EFFET DE L’AJOUT D’UN CO-SOLVANT ORGANIQUE (ETHANOL)
3-3-1- RAPPORT ALCOOL / EAU À 150°C
3-3-2- RAPPORT ALCOOL / EAU A 160°C
3-3-3-CONCLUSION
4- L’INFLUENCE DE LA TEMPERATURE ET LE TEMPS DE REACTION SUR LA
SYNTHESE EN PRESENCE D’ALCOOL
4-1- L’EFFET DU RAPPORT ALCOOL/EAU A 130°C
4-2- L’EFFET DU RAPPORT ALCOOL/EAU A 180°C
4-3- CONCLUSION
5 – CARACTERISATION DE LA KENYAITE-Na
5 -1 MICROSCOPE ELECTRONIQUE A BALAYAGE (MEB)
5-2 ANALYSE THERMIQUE
5-3 ANALYSE CHIMIQUE PAR FLUORESCENCE X
5-4 INFRAROUGE
5-4 INFRAROUGE
CHAPITRE IV
INTERCALATION ET PONTAGE DE LA KENYAITE-Na
1-INTERCALATION DE CETYLTRIMETHYLAMMONIUM C16TMACL
1-1-DIFFRACTION DE RAYON X.
1-2- INFRAROUGE
1-3- MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE
2-PONTAGE AU TITANE.
2-1- ADSORPTION D’AZOTE À 77K (B.E.T).
2-2- DIFFRACTION DE RAYON X.
2-3- MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE.
2-4- ANALYSE ELEMENTAIRE EDAX
2-5- UV-VISIBLE.
2-6- INFRAROUGE.
3- EFFET DU RAPPORT VOLUMIQUE Ti /ALCOOL.
3-1-DIFFRACTION DE RAYON X.
3-2- ADSORPTION D’AZOTE A 77K.
3-3- UV- VISIBLE.
3-4- INFRA ROUGE.
4- EFFET DU RAPPORT MOLAIRE KEN/ Ti.
4-1- DIFFRACTION DE RAYON X
4-2- LA SPECTROMETRIE RAMAN
4-3-ADSORPTION D’AZOTE A 77K
4-4- INFRAROUGE
5- EFFET DE LA SOURCE DE TITANE
5-1 ADSORPTION D’AZOTE A 77K
5-2 DIFFRACTION DE RAYON X
5-3 INFRAROUGE
CHAPITRE V DEGRADATION D’UN COLORANT ORGANIQUE PAR PHOTOCATALYSE
1-GENERALITES SUR LES COLORANTS
1-1-HISTORIQUE
1-2-DEFINITION
1-3-UTILISATION ET APPLICATION DES COLORANTS
1-4-CLASSIFICATION DES COLORANTS
1-5-NECESSITE DE TRAITER LES EAUX CONTAMINEES EN COLORANTS
1-6-TRAITEMENT DES EAUX CONTAMINEES
2-LA PHOTOCATALYSE HETEROGENE UV/TIO2
2-1. 2-1-PRINCIPE
3- L’OXYDE DE TITANE
3-1- CARACTERISTIQUES DU L’OXYDE DE TITANE
3-2- STRUCTURE DU L’OXYDE DE TITANE TiO2.
3-3-LES AVANTAGES DE L’APPLICATION DE TIO2 COMME CATALYSEUR
4-FACTEURS INFLUENÇANT LA PHOTOCATALYSE HETEROGENE
4-1-INFLUENCE DES ACCEPTEURS D’ELECTRONS : (O2, H2O2…)
4-2-INFLUENCE DU pH 116
4-3-INFLUENCE DE LA CONCENTRATION EN CATALYSEUR
4-4-INFLUENCE DU FLUX LUMINEUX
4-5-INFLUENCE DE LA TEMPERATURE
4-6-INFLUENCE DE LA CRISTALLINITE DU CATALYSEUR
5-LES REACTIONS CINETIQUES
6- APPLICATIONS SPECIFIQUES A LA PHOTOCATALYSE
7-LES AVANTAGES ET LES INCONVENIENTS DE LA PHOTOCATALYSE
8- CONCLUSION
9- RESULTATS DE LA PHOTOCATALYSE
9-1- ANALYSE DE L’ORANGE DE METHYLE 126
9-2- L’ORDRE DE LA PHOTO-DEGRADATION
9-3-LA PHOTO-DEGRADATION 127
9-4-PHOTOCATALYSE DU MEO AVEC L’ECHANTILLON C
CONCLUSIONS
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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