Proposition de sujets de recherche : Master SET

Impact environnemental des nanotubes monofeuillets d’aluminosilicate (imogolites) : leur dynamique dans les eaux et les sols

Contexte et objectif

Les nanotubes sont des objets très prometteurs avec des applications potentielles dans de nombreux domaines allant du stockage de gaz à la micro-électronique en passant par la synthèse de composites très résistants. Le CEREGE a développé récemment des protocoles de synthèse de nanotubes d’oxydes par auto-assemblage dont la structure locale est identique aux nanotubes d’imogolites, présents en grande concentration dans les sols volcaniques où ils sont souvent associés à la matière organique. Ainsi, ils peuvent piéger des polluants (immobilisation) ou, au contraire, en être un vecteur. Les objectifs du projet sont :
i) de déterminer la réactivité des nanotubes vis-à-vis de nombreux polluants et des composants des sols et de préciser l’influence de la matière organique sur ces phénomènes ;
ii) de déterminer la stabilité en milieu aqueux et leur mobilité en milieu poreux.

Méthode

Afin de déterminer la réactivité des nanotubes d’aluminosilicate, différentes synthèses seront mises en place afin de faire varier les dimensions, la cristallinité et l’incorporation de cations (p.ex. fer…) dans les nanotubes. Ensuite des isothermes de rétention permettront de quantifier à la fois les capacités de rétention de polluants mais aussi leurs cinétiques. La stabilité en milieu aqueux sera testée dans différents types d’eau. La dispersion en milieu poreux sera appréhendée par des expériences de percolation dans des colonnes de sol.

La caractérisation des nanoparticules, de la spéciation des polluants et des interactions à l’échelle moléculaire seront effectuées à l’aide d’une étude structurale multi échelles (échelles macroscopique, microscopique et atomique). Les techniques utilisées sont diverses : on peux citer la diffraction des rayons X (DRX), la microscopie électronique (MEB, MET), la µ-fluorescence X, la RMN de Si et Al, la spectroscopie d’absorption des rayons X (EXAFS, XANES), la diffusion de la lumière et des rayons X (PCS, SLS, SAXS, PDF).

Encadrement et contact :
Armand Masion, masion@cerege.fr
Jérôme Rose 04 42 97 15 29 rose@cerege.fr