Elaboration des membranes polymériques à base des nanofeuillets de graphène (GNs) et oxyde de graphène (GONs)- Caractérisations et application

Abstract

Au cours des dernières années, la pollution de l'environnement est devenue l'une des préoccupations primordiales [1]. La croissance spectaculaire de la population et l'utilisation des dispositifs électroniques et de télécommunication sans fil [2] ont entrainés une pollution néfaste par les micropolluants organiques ainsi l'irradiation des ondes électromagnétiques. Ces derniers sont les sources principales de cette pollution [3]. De plus, la présence des composés pharmaceutiques dans l'océanographique [4] constituent une menace à notre écosystème en raison de leur toxicité [1].Cela est dû à leur métabolisme incomplet chez l'homme et à leur excrétion ultérieure sous forme de déchets humains [5]. Le chlorhydrate de metformine (Met.HCl), un des médicaments antidiabétiques les plus prescrits pour le traitement du diabète de type 2, est également considéré comme un médicament potentiel pour le traitement de divers cancers et troubles endocriniens [5]. Il constitue un des micropolluants pharmaceutiques persistants dans les milieux aqueux [6]. Des études ont confirmées la présence de Met.HCl dans les graines huileuses de colza, les fruits et les légumes (tomates, courge, carotte,…) [7]. En outre, l'existence de ce micropolluant dans l'environnement aquatique influence sur la survie et la production de poissons [8] et provoque des dommages tissulaires et des effets mutagènes avec altération de la défense antioxydant chez Daniorerio (poison zèbre) [9]. Le Met.HCl présente une menace pour l'être humain et même pour l'environnement aquatique. La pollution par rayonnement électromagnétique a des répercussions sur l'environnement et la santé humaine. Pour remédier à ce problème, des recherches ont été effectuées sur le développement des matériaux absorbant les ondes électromagnétiques afin de dissiper ces énergies électromagnétiques néfastes [10]. Les matériaux issus de ressources naturelles et renouvelables suscitent depuis ces dernières années un intérêt considérable principalement en raison de la raréfaction des ressources fossiles et du souci grandissant de la préservation de l'environnement. Ce phénomène s'est accéléré par la mise en place récente de politiques de développement durable qui visent à promouvoir des solutions plus respectueuses de l'environnement. L'élaboration des nanocomposites se révèle comme une activité de recherche multidisciplinaire dont les résultats pourraient élargir le champ d'application des polymères. Par rapport aux composites conventionnels, ces nanocomposites présentent des améliorations quant à leurs propriétés mécaniques, thermiques, électriques, optiques et à effet de barrière [11]. En outre, les composites polymères chargés de nanoparticules conductrices ont attiré l'attention en raison de leur légèreté, de leur flexibilité et de leurs propriétés de résistance à la corrosion [12]. Ces dernières années, l'utilisation du graphène et ses dérivés en tant que nanocharges dans la préparation des nanocomposites a suscité un très grand intérêt dans la communauté scientifique. Depuis sa découverte, le graphène est devenu un matériau miraculeux en vertu de ses propriétés extraordinaires telles que la conductivité électrique, thermique et la résistance mécanique [13]. Cela a donc créé un intérêt pour la recherche et l'industrie à être utilisé en tant que matériaux électroniques et photoniques de nouvelle génération. Les membranes polymériques (MMs) à base du graphène et ses dérivés constituent une famille de matériaux présentant une alternative avec de fortes potentialités d'application en remédiation environnementale par la méthode d'adsorption de micropolluants organiques aussi pour une application dans l'absorption des ondes électromagnétiques. Notre présent travail comporte deux objectifs. Le premier consiste à élaborer des matériaux membranaires à base du polychlorure de vinyle (PVC) et les nanofeuillets de graphène (GNs) et l'oxyde de graphène (GONs) par la méthode d'inversion de phase. Quant au deuxième objectif, il est consacré à l'application des matériaux élaborés comme matériaux adsorbants pour l'adsorption de chlorhydrate de metformine (Met.HCl) et absorbants pour l'absorption des ondes électromagnétiques. Le manuscrit présenté est organisé en cinq chapitres : ¢ Le premier chapitre est consacré à une étude bibliographique sur les membranes polymériques. ¢ Le second chapitre concerne une étude sur les matériaux nanocomposites à base du graphène et ses dérivés. ¢ Le troisième chapitre est attribué au protocole de synthèse du graphène par la méthode électrochimique GE, l'oxyde de graphène par la méthode de Hummer's OG et les membranes à base du PVC dopées au GE et OG. Les différents résultats de caractérisation des matériaux synthétisés, par les méthodes spectrale (FTIR), thermique (ATG), morphologique (MEB), structurale (DRX), de surface spécifique et leurs discussions sont reportés. ¢ L'étude de l'application des matériaux est allouée, dans le quatrième chapitre, à l'adsorption du chlorhydrate de metformine (Met.HCl) par les MM/PVC/OG, tandis que le cinquième chapitre est destiné à l'étude d'absorption des ondes électromagnétiques par les MM/PVC/GE. Enfin, une conclusion générale récapitule les principaux résultats obtenus au cours de ce travail ainsi que des perspectives envisagées dans le cadre de cette étude.