Synthèse et études physico-chimiques des phosphates de calcium poreux greffes par des molécules organiques : Structure et processus d’adsorption

Abstract

Ce travail repose sur la synthèse et l’étude physicochimique des apatites poreuses préparées par précipitation à différentes températures de synthèse (25, 70 et 90 °C) en milieu eau-éthanol selon la voie de neutralisation de Ca(OH)2 par NH4H2PO4. Cette étude permet de corréler les propriétés texturales de ces matériaux avec celles de la conductivité et de l’adsorption. En effet, une apatite poreuse (p-HAp) caractérisée par une très grande surface spécifique (SS = 235 m2/g) et des propriétés électriques importantes a été obtenue à une température de synthèse de 25 °C. Aussi, des matériaux hybrides apatitiques mésoporeux présentant de grandes surfaces spécifiques ont été préparés en présence des groupements phosphonates R-PO(OH)2 (R = -C6H5, -CH3, (-CH3)3) et phosphonites R’-PO(OH)H (R’= -C6H5) en milieu aqueux à température ambiante. L’influence de la nature de phophonates, leur taux de greffage (de 5 à 20 %), les températures de synthèse et de calcination sur la structure des matériaux hybrides synthétisés a été confirmée par les résultats de leurs analyses par les techniques physicochimiques adéquates à savoir, la diffraction des rayons X, l’infrarouge à transformée de fourrier (IR-TF), l’analyse thermique (ATG et ATD), l’analyse chimique et élémentaire, la microscopie électronique à balayage (MEB), la RMN du 31P et du 13C et la spectroscopie UV Visible. En outre, l’étude texturale de ces matériaux par analyse volumétrique (méthode BET) a montré que le taux de greffage, la nature des groupements greffés et la longueur de leur chaîne carbonée contrôlent la mésoporosité des matériaux greffés. L’étude comparative de l’immobilisation des ions Pb2+ et /ou F- par l’hydroxyapatite poreuse élaborée p- HAp et les hydroxyapatites cristallisée c-HAp et commerciale CAp a montré que l’affinité de l’apatite poreuse vis-à-vis de ces ions est plus importante que celles des deux autres apatites. Un mécanisme d’adsorption des ions Pb2+ sur l’apatite poreuse a été proposé et leurs processus d’adsorption ont été aussi modélisés par les modèles de Langmuir et Freundlich. Les résultats de cette étude indiquent que les matériaux poreux préparés possèdent des propriétés structurales, texturales, électriques et d’adsorption très intéressantes ce qui leur permettraient d’être avantageusement utilisés dans les domaines de la catalyse de certaines réactions chimiques, la dépollution des eaux usées et effluents industriels et la substitution osseuse.