oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques jacques livage - collège de france cours du collège...
TRANSCRIPT
![Page 1: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/1.jpg)
Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques
Jacques Livage - Collège de France
www.labos.upmc.fr/lcmcpCours du Collège de France
www.college-de-france.frenseignement
![Page 2: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/2.jpg)
3 familles de solides lamellaires
feuillets atomiques
feuillets moléculaires
feuillets multiples
graphite
chalcogénure MX2
argiles
[SiO4]
[SiO4]
[AlO6]
MoS2
![Page 3: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/3.jpg)
Les argiles Porcelaine chinoises ≈ -700 b.c.
Td
Oh
2 couches : Kaolinite
[Al4Si4O10(OH)8]
3 couches : Montmorillonite
[Na0,6Al3,4Mg0,6Si8O20(OH)4]
Oh
Td
Td
alumino-silicates hydratés[Al(OH)6] gibbsite
[SiO4]
[Mg(OH)6] brucite
couche octaédrique
couche tétraédrique
cationIntercalaire
![Page 4: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/4.jpg)
Les nanotubes naturels
![Page 5: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/5.jpg)
Halloysite
argile de la famille des kaolins
Al2O3[Si(OH)4]2
Utah
![Page 6: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/6.jpg)
Nanotubes d’Halloysite
l ≈ 1 µm - e ≈ 0,1 µm
![Page 7: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/7.jpg)
Nanotubes Naturels
Imogolite
![Page 8: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/8.jpg)
nanotube mono-parois Structure des murs = gibbsite Al(OH)3
Imogolite : Al2O3Si(OH)4
1,5 nm
2,2 nm
![Page 9: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/9.jpg)
couche extérieure de structure gibbsite Al(OH)3
couche intérieure Si(OH)4
courbure
[SiO4] < [AlO6]
![Page 10: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/10.jpg)
courbure[SiO4] < [AlO6]
[AlO6]
[SiO4]
![Page 11: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/11.jpg)
[SiO4]
Substitution Si - Geaugmentation du diamètre
[GeO4]
![Page 12: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/12.jpg)
Composites ‘ imogolite - alcool polyvinylique ’
mélange synthèse in-situAlCl3,6H2O + Si(OEt)4
nanocomposite
PVA
NaturalNano
Halloysite : une peinture qui bloque les appels téléphoniques
Nanotubes d ’Halloysite métallisés/Cu
Applications des nanotubes natureles
Imogolite : libération contrôlée d’agents biocides revêtements anti-statiques
![Page 13: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/14.jpg)
Nanotubes d’oxydes
![Page 15: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/15.jpg)
Solides lamellaires et nanotubes inorganiques ?
Les feuillets ne peuvent s’enrouler que s’ils sont indépendants
Dépôt à partir de la phase vapeur construction progressive du feuillet lors du dépôt
Dépôt à partir de solutionnécessité de séparer les feuillets par exfoliation
![Page 16: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/16.jpg)
Gonflement des argiles dans l’eau
Propriétés d’intercalation des argiles
Le ‘ bleu Maya ’
Molécules d’indigo intercalées dans une argile
Matériaux hybrides
![Page 17: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/17.jpg)
composites ‘argile-polymère’
![Page 18: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/18.jpg)
exfoliation
Séparation des feuillets par gonflement
reformation du solide primitif
assemblage par couches alternées hybrides
enroulement des feuillets nanotubes
![Page 19: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/19.jpg)
Exfoliation des solide lamellaires
Enroulement des feuillets libres
![Page 20: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/21.jpg)
Chem. Mater. 12 (2000) 1556
![Page 22: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/22.jpg)
Synthèse par voie solide K2CO3 + Nb2O5 K4Nb6O17
1000°C
24h
K+
[Nb6O17]4-[Nb6O17]4-
K+
Structure lamellairefeuillets [Nb6O17]4-
cations intercalaires K+
![Page 23: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/23.jpg)
Exfoliation
K4Nb6O17 K 4-xHxNb6O17 H+
Échange des cations intercalaires de façon à écarter les feuillets
Gonflement osmotique suspension colloïdale de feuillets [Nb6O17]4-
Échange acide
Intercalation de cations organiques volumineux TBA+
alkyl-ammonium
![Page 24: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/24.jpg)
Précipitation nanotubesKCl
1 µm
Feuillets exfoliés
![Page 25: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/25.jpg)
enroulement
feuillets exfoliés
![Page 26: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/26.jpg)
(100
)
6
5
feuillet enroulé ≈ nanotube
(040)
(100)
simulé
expérimental
![Page 27: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/27.jpg)
Formation des nanotubes
Exfoliation en doubles feuillets
K+ et H+ entre les 2 feuillets
TBA+ à l’extérieurH+ K+
TBA+TBA+
TBA+TBA+
TBA+
K+/H+
![Page 28: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/28.jpg)
Clivage des double feuillets
H+ K+
TBA+TBA+
TBA+TBA+
H+ K+
TBA+TBA+
TBA+TBA+
H+ K+
![Page 29: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/29.jpg)
Les deux faces du feuillet [Nb6O17]ne sont pas équivalentes
la face supérieure est plus encombrée que l’autre
courbure
![Page 30: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/30.jpg)
Courbure liée à l’asymétrie des feuillets
courbure
k1 > k2
![Page 31: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/31.jpg)
Enroulement du feuillet
![Page 32: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: Oxydes lamellaires et nanotubes inorganiques Jacques Livage - Collège de France Cours du Collège de France](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d8c497959293b8c092d/html5/thumbnails/33.jpg)
Entre 1D et 2D, il existe toute une gamme de nanostructures
nanorods
nanofibres
nanowires
nanoribbons
nanobelts
nanotubes