Séminaire ISTeP - Sylvain Grangeon

(BRGM)

Etude de la relation entre structure et réactivité dans les oxydes lamellaires nanocristallins: exemple de la vernadite

Les oxydes nanocristallins sont ubiquistes dans les milieux naturels, ainsi que dans les systèmes ouvragés. Leur taille extrêmement réduite induit une forte densité de sites de bordure, et donc une forte réactivité chimique, qui est renforcée lorsque ces matériaux sont lamellaires, c'est-à-dire composés de feuillets d'atomes séparés par un espace interfoliaire hydraté. C'est notamment le cas des C-S-H, qui sont le principal composant de nombreux ciments, dont ils contrôlent la plupart des propriétés physiques et chimiques, ou de la vernadite (un oxyde de manganèse), qui contrôle le cycle de nombreux éléments trace (métaux, nutriments, terres rares ou actinides) dans des environnements aussi variés que les fonds océaniques, les sédiments et les sols (préservés ou pollués). La vernadite possède également la capacité de dégrader de nombreux polluants organiques. Ces propriétés exceptionnelles, qui sont notamment mises à profit dans de nombreux procédés industriels (p. ex. piles ou matériaux de catalyse), résultent de la structure foliaire particulière de la vernadite, et en particulier de la présence de défauts de cristallisation.
Comprendre, et donc in fine être capable d'appréhender, la réactivité de la vernadite (et plus généralement des phases nanocristallines) nécessite donc de pouvoir décrire leur structure à l'échelle atomique. Malheureusement, à cause de la taille nanométrique de ces objets et de l'extrême désordre structural y régnant, les méthodes cristallographiques classiques (p. ex. Rietveld) sont inopérantes ; néanmoins un formalisme particulier (qui sera décrit lors de cette présentation), associé à des méthodes synchrotron, peut être employé.
Cette présentation s'attachera particulièrement à démontrer l'influence de la vernadite sur le cycle des éléments trace, et à proposer des méthodes d'analyse de ce minéral. Des exemples précis permettront de fournir des pistes pour expliquer, à l'échelle atomique, la forte affinité de la vernadite pour les métaux trace.

16/05/2014 à 12h30, Salle de conférences de l'UFR (Tour 46-56, 2ème étage)