Zalfa NOUR Modélisation de l'adsorption des molécules à fort ...

INTRODUCTION GENERALELa nanotechnologie est actuellement communément considérée comme l’une destechnologies clés du XXIe siècle. On lui attribue un potentiel considérable, non seulementd’un point de vue scientifique, mais aussi économique. Certains chercheurs évoquent le termede "nano-société" tant les applications semblent multiples : électronique, traitement desurface, cosmétique, agriculture, énergie, environnement…Dans le domaine de la chimie, la nanoscience est omniprésente. Parmi les matériauxnanoporeux les plus connus, les zéolithes occupent une place très importante. Il s’agit dematériaux cristallisés, généralement alumino-silicatés, dont il existe plusieurs famillesclassées en fonction de la topologie que peuvent avoir leurs réseaux. Le déficit de chargeinduit par la substitution de certains atomes de silicium par des atomes d’Aluminium estcompensé par l’introduction de cations, appelés cation extra-réseau, qui peuvent être desmétaux (généralement des métaux alcalins, alcalino-terreux, et de transitions) ou des protons.Leur grande richesse topologique (canaux, cavité, taille et forme des pores), chimique (i.e.rapport des atomes Si et Al, présence d’autres atomes au sein du réseau: P, Ga, nature descations extra-réseau) et structurale (distribution des cations extra-réseau, …) confèrent à cesmatériaux des propriétés physico-chimiques particulières (acides ou basiques) permettant deles utiliser dans des applications très variées, telles que la catalyse, l'adsorption et laséparation des gaz ainsi que l'échange ionique.Afin d’établir des relations entre leurs structures et leurs compositions chimiques d’uncoté et leurs propriétés catalytiques et d’adsorption d’un autre coté, une caractérisationcomplète de la surface des zéolithes s’avère être cruciale. Plusieurs méthodes decaractérisations existent, qui permettent (i) soit de caractériser la surface du matériau tellequ’elle est (diffraction des rayons X ou neutrons, EXAFS, spectroscopie RMN, …), (ii) soitd’utiliser des molécules sondes qui interagissent avec la surface des zéolithes provoquant desmodifications de leurs propriétés, et permettant, en analysant ces perturbations, d’en tirer desinformations intéressantes. La spectroscopie Infrarouge (IR) est connue pour être parmi cedernier type de méthodes, la molécule sonde utilisée étant le plus souvent du monoxyde decarbone. Ceci est du d’une part, au fait que CO absorbe dans une région dans laquellel’échantillon est transparent, et d’autre part, aux caractéristiques de son signal qu’il fournit enspectroscopie Infrarouge, qui est intense (coefficient d’extinction élevé) ce qui facilite sadétection, et dont la position est connue pour être très sensible à l’interaction mise en jeu entrele CO et la surface de la zéolithe. Il est alors possible d’extraire des informations pertinentestant d’un point de vue qualitatif que quantitatif sur la nature de cette surface (surface acide ou12