Fonctionnalisation et cristallochimie de talcs synthétiques submicroniques

Le talc synthetique est un materiau a fort interet industriel du fait de sa taille submicronique, de sa large surface specifique (> 300 m²/g), et de ses proprietes hydrophiles, qui lui offrent un large eventail d'applications dans des secteurs industriels varies (polymeres, cosmetiques, papiers, peintures, medecine, ...). Dans cette these, les potentialites d'adsorption du materiau ont ete testees vis-a-vis de differents composes organiques et/ou inorganiques a proprietes physico-chimiques souhaitees (composes colores et/ou fluorescents, nanoparticules metalliques), afin d'elaborer de nouvelles charges minerales fonctionnelles et innovantes (e.g. talcs synthetiques fluorescents). Les resultats montrent que le materiau presente une forte capacite a adsorber les composes testes, qui est bien superieure a celle de son homologue naturel de taille pluri-micronique. La recherche des mecanismes d'adsorption se produisant a l'interface "mineral - adsorbat" a par la suite conduit a etudier de plus pres la cristallochimie du talc synthetique non fonctionnalise, en utilisant plusieurs methodes de caracterisation comme la Diffraction des Rayons (DRX), la spectroscopie de Resonance Magnetique Nucleaire (RMN), ou bien encore la spectroscopie d'Absorption des Rayons X (XAS). Outre le fait que de grandes avancees ont ete faites sur la caracterisation cristallochimique des particules, les resultats majeurs montrent que les mineraux synthetiques ne doivent pas etre regardes de la meme maniere que les mineraux naturels, du fait de leur taille nanometrique qui engendre obligatoirement une perturbation des signaux observes. Les resultats montrent notamment que les methodes de caracterisation qui sont classiquement utilisees en DRX pour calculer les distances inter-reticulaires ne doivent pas etre appliquees sur les nanomateriaux du fait du faible empilement des particules suivant l'axe cristallographique c*. Il faut pour cela faire appel a des methodes de simulation numeriques pour determiner les valeurs des distances inter-reticulaires reelles. De la meme maniere, les resultats montrent que les signaux RMN sont egalement impactes par la taille nanometrique des particules du fait d'une differenciation des signaux provenant du cœur des particules, de ceux provenant des surfaces externes des particules. Ces resultats ont ete mis en evidence en combinant une approche experimentale par RMN a une approche theorique par DFT (Density Functional Theory). Ces surfaces externes, qui sont porteuses de defauts cristallins, peuvent etre responsables de la grande capacite d'adsorption du materiau, et peuvent etre a l'origine de certains des processus de cristallogenese qui ont ete observes par spectroscopie XAS. Pour conclure, les materiaux synthetiques, lamellaires, et nanometriques constituent une formidable plateforme pour investiguer la cristallochimie de surface des mineraux naturels du fait de la mise en lumiere de contributions jusqu'a lors indetectables chez ces derniers.