Propriétés aux interfaces : mécanismes, interactions

Les activités sont en lien avec les procédés de dépollution, de décontamination ou les domaines de l’énergie, à mi-chemin entre les matériaux et les applications. Les objectifs de nos recherches sont d’étudier la physico-chimie de surface (systèmes colloïdaux de type tensioactifs ou polymères, matériaux naturels, synthétiques), ainsi que les mécanismes d’interactions aux interfaces adsorbat/adsorbant.


Outre les méthodes classiques d’études de phénomènes interfaciaux (isothermes, capacité et affinité d’adsorption, cinétiques, et aspects énergétiques), les outils de calorimétries (titration, flux de liquide ou de gaz, immersion, mouillage) apportent des informations complémentaires au niveau macroscopique (enthalpie de sorption, de micellisation) (B. Prelot, CR CNRS et J. Zajac, PR UM). Des informations locales sont obtenues pour déterminer la structuration et l’organisation des espèces moléculaires adsorbées. Ceci peut être réalisé par spectroscopie RMN (1H et 129Xe) (Alumni L.-C. de Ménorval, CR CNRS). Plus récemment, une méthode originale de caractérisation in situ a été développée dans le groupe, sur la base d’un montage spécifique d’optique non linéaire (Second Harmonic Generation, SHG) dédié à l’étude de colloïdes (nanoparticules, gouttes, …) et les espèces adsorbées aux interfaces (G. Gassin, MCF UM). Enfin, les stratégies de modélisation phénoménologique basées sur les simulations classiques ou DFT (F. Salles, CR CNRS), sont couplées aux expériences (neutrons, DRX, IR, isothermes et calorimétries). Cette approche permet ainsi de décrire les structures des matériaux poreux considérés, ainsi que d'élucider les mécanismes d’adsorption et de diffusion de molécules et d’ions se produisant dans ces solides. Il est également possible de décrire, le cas échéant, les évolutions structurale et texturale des interfaces.

Les matériaux objets de ces études sont soit des matériaux modèles à structure et réactivité contrôlées, soit des matériaux innovants pour des applications dédiées. Il s’agit de matériaux nanostructurés de types nanoparticules, poreux, lamellaires, hybrides, comme par exemple les zéolithes, ionosilices, MOFs, hydroxydes doubles lamellaires, argiles, résines échangeuses, … D’un point de vue fondamental, la méthodologie pour étudier les propriétés des surfaces des matériaux repose sur l'utilisation d’ions ou de molécules sondes. Le choix de l’adsorbable est alors établi en fonction de caractéristiques surfaciques recherchées : acidité - basicité de surface, balance hydrophile - hydrophobe, densité de charge de surface. Cette description de la réactivité interfaciale et de l’énergie de surface peut ainsi être corrélée aux propriétés structurales, texturales des matériaux, en lien par exemple avec les effets de courbure, de confinement, la cristallochimie ou les fonctionnalisations des surfaces. Cette approche peut alors en retour être combinée au développement, à l’optimisation et au design des matériaux.
Les interactions sont aussi étudiées dans leur caractère compétitif ou coopératif, pour traiter des effluents complexes, contenant différents types de polluants (métaux lourds, radionucléides, matières organiques naturelles, colorants, principes actifs)

Les collaborations du groupe couvrent des réseaux au niveau académique ainsi que des partenariats industriels : ANR DECLIQ, SLIMCAT, CAMOMILS; CNRS NEEDS; GDR PROMETHEE; Labex ChemiSyst, Maturation Initiale SATT AxLR.

Liste des anciens stagiaires doctoraux et post-doctoraux :

Les moyens analytiques sont les suivants : Zeta-Sizer et HPPS, titrage potentiométrique, mesure de tension interfaciale, dosage conductimétrique, Carbone Organique Total, Chromatographie Ionique, Polarimètre Computrace, Spectromètre UV-Vis. A ces appareils s’ajoutent un montage d’optique non linéaire ainsi que les méthodes disponibles au sein des nacelles n°3 et n° 8 de la PAC.

Institut Charles Gerhardt Montpellier - Direction

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