Síntesis fotoasistida de materiales de carbono nanoporosos

L'utilisation des réactions photo-assistées pour obtenir des carbones nanoporeux et des composites nanoporeux métal/carbone a été exploré. Une polycondensation photo-induite par UV (et solaire simulé), était employée pour préparer des résines phénoliques, à base de glyoxal, en présence d'un tensioactif, comme agent directeur de mésostructure. Après pyrolyse, des matériaux carbonés aux propriétés texturales et physicochimiques contrôlées ont été obtenus.Le degré de réticulation de la résine photopolymérisée, et le degré d'interaction avec l'agent de surface ont été déterminés par la structure, groupes fonctionnels, ainsi que par le nombre de positions réactives des hydroxybenzenes utilisés. Le choix approprié du précurseur organique, du type hydroxybenzène, et des paramètres de synthèse, ont permis de contrôler la morphologie, l'ordre structural et la distribution de taille des pores des matériaux de carbone obtenus dans toute la gamme micro/mésoporeuse. De plus, l'incorporation d'ions métalliques (sels Au3+, Ag+) a simultanément permis la polycondensation photoassistée de la résine phénolique et la photoréduction des ions métalliques, produisant des nanoparticules métalliques (NPs) intégrées dans la matrice polymère. Après pyrolyse, les matériaux obtenus contiennent des NPs métalliques hautement dispersées dans la matrice de carbone. Les micrographies MET ont montré que la taille et la qualité de la dispersion des nanoparticules métalliques peuvent être contrôlées en modifiant les paramètres chimiques.Cette approche photoassistée rapide, simple et rentable ouvre de grandes perspectives dans la synthèse de carbones poreux et de matériaux hybrides.The objective was to explore photoassisted reactions to prepare porous carbons and metal/carbon nanohybrids. A photoinduced polycondensation, UV and simulated solar light, was implemented for the preparation of different glyoxal-phenolic resins in the presence of a surfactant, as mesostructure director agent. After pyrolysis, these precursors render carbon materials with controlled textural and physicochemical properties.By appropriate choice of the organic precursor and synthesis parameters, it was possible to control the morphology, structural order, and pore size distribution of the final carbon materials throughout the micro/mesoporous range.The degree of crosslinking of the photopolymerized resin was determined by the structure, as well as the number of reactive positions in the organic precursors (e.g., the non-substituted positions respect the hydroxyl group moieties). E. g. bisphenol A (di-phenolic type), resulted in highly branched clusters that presented low interaction with the template, giving rise to a structure with dense porosity mainly composed of narrow micropores. In contrast, the poly hydroxy-benzene type precursors, which present a higher degree of interaction with the surfactant, promote a more open structure.The incorporation of metal ions (Au3+, Ag+ salts) during the one-pot process, allowed the simultaneous photopolycondensation of the phenolic resin and photoreduction of metal ions, yielding metal nanoparticles. After pyrolysis the resulting materials contain highly dispersed metal NPs in the carbon matrix.This fast, simple and cost-effective photoassisted approach opens up great prospects in the synthesis of porous carbons and hybrid materials