Elaboration et étude des propriétés physico-chimiques d’une argile modifiée par des liquides ioniques

Abstract

Résumé L’objectif de ce travail est d’étudier l'adsorption de liquides ioniques (IL) de divers anions dans une montmorillonite-Na (Mt- Na). Les nanocomposites obtenus ont été soumis à une analyse structurelle, thermique et diélectrique pour une caractérisation plus poussée, comme la résonance magnétique nucléaire (RMN), la diffraction des rayons X (DRX), la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et l’analyse thermique thermogravimétrique (ATG). Le Mt-Na et les ILs présentent des bandes vibrationnelles IR distinctes. L'ATG a confirmé l'immobilisation des cations organiques dans la matrice, créant un nanocomposite thermiquement stable qui pouvait résister à 360 °C. De plus, le type d'anion affectait de manière significative la teneur en IL du Mt. De plus, nos études diélectriques et de conductivité ont montré que les propriétés diélectriques et la conductivité du courant alternatif (AC) du nanocomposite étaient affectées par le type d’anion anion et la quantité de IL incorporée dans Mt. De plus, il a été constaté que ces propriétés suivent la même séquence d’anion que la quantité de IL adsorbée dans Mt : Cl > HSO4 > H2PO4. Du point de vue théorique, l'optimisation par calcul DFT a été réalisée pour prédire le mécanisme d'adsorption. Aussi, les paramètres électriques correspondants ont été déterminés. L'analyse de la conductivité électrique a révélé que le transport de charge est fortement lié aux défauts structurels et à l'énergie thermique. Il est conclu de cette étude que les modifications de la montmorillonite avec un liquide ionique améliorent les propriétés physico-chimiques et le nanocomposite ainsi obtenu peut être utilisé dans divers domaines. Abstract The objective of this work is to study the adsorption of ionic liquids (ILs) of various anions in montmorillonite-Na (Mt-Na). The obtained nanocomposites were subjected to structural, thermal and dielectric analysis for further characterization, such as nuclear magnetic resonance (NMR), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermal thermogravimetric analysis (TGA). Mt-Na and ILs exhibit distinct IR vibrational bands. TGA confirmed the immobilization of organic cations in the matrix, creating a thermally stable nanocomposite that could withstand 360 °C. Furthermore, the anion type significantly affected the IL content in Mt. Furthermore, our dielectric and conductivity studies showed that the dielectric properties and alternating current (AC) conductivity of the nanocomposite were affected by the anion type and the amount of IL incorporated in Mt. Furthermore, these properties were found to follow the same anion sequence as the amount of IL adsorbed in Mt: Cl > HSO4 > H2PO4. From the theoretical point of view, DFT computational optimization was performed to predict the adsorption mechanism. Also, the corresponding electrical parameters were determined. Electrical conductivity analysis revealed that charge transport is strongly related to structural defects and thermal energy. It is concluded from this study that the modifications of montmorillonite with an ionic liquid improve the physicochemical properties and the resulting nanocomposite can be used in various fields.