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Abstrait

Les tanins hydrolysables, une nouvelle matière première pour la synthèse des matériaux carbonés

Vanessa Fierro

Les tanins Tara (TT) sont des tanins hydrolysables, nécessitant des aldéhydes pour former des résines. Ils sont généralement utilisés pour traiter le cuir, mais d'autres applications à plus forte valeur ajoutée sont possibles. Dans cette étude, nous avons utilisé le TT comme précurseur de matériaux mésoporeux en le mélangeant avec du Pluronic F127 et divers aldéhydes, ce qui a augmenté le rendement en carbone mais a réduit les caractéristiques texturales des carbones résultants. Cependant, le mélange du tanin Tara avec du tanin Mimosa (MT), du Pluronic F127 et de l'eau a permis d'obtenir des matériaux hautement microporeux-mésoporeux sans utiliser d'aldéhyde. Nous avons suivi trois approches pour la synthèse des carbones mésoporeux : Nous avons mélangé du TT, du Pluronic F127 (P) et du 37,1 wt. Solution à % de formaldéhyde (F) dans un broyeur planétaire à boulets PM100 (RESTCH) pendant 1 h avec différents ratios pondéraux P/TT et F/TT. Lorsque le TT était directement soumis à la pyrolyse, le carbone résultant était purement microporeux et avait un développement de texture limité, les zones BET (ABET) n'étaient que de 111 m2/g alors que les matériaux comprenant P et F étaient micro- mésoporeux. L'ajout de F a amélioré la mésostructuration, mais a réduit ABET. L'ajout de F a aussi augmenté le rendement en carbone de 20 (0 g) à 45 % (2 g). L'ajout de P a augmenté les volumes mésoporeux et totaux des pores tandis que les volumes microporeux sont demeurés inchangés. Les carbones mésoporeux avaient des valeurs ABET allant de 212 à 536 m2/g. Nous avons utilisé différents aldéhydes au lieu d'utiliser F afin d'avoir une approche de synthèse plus verte : 97 wt. % furfural (fourrure), 40 en poids. % de glyoxal (G) ou 50 en poids. % de solutions de glutaraldéhyde (GA). Un mélange mécanique a été appliqué tel que décrit ci-dessus. En utilisant TT avec GA, Fur ou G, on a obtenu un ABET supérieur à celui déterminé en utilisant F, mais les rendements en carbone étaient également inférieurs à ceux obtenus avec F. Un bon compromis a été obtenu avec Fur, ce qui a conduit à un ABET de 836 m2/ g et à un rendement en carbone de 20,6 %, contre 362 m2/g et 40,1 %, respectivement, en utilisant F. Nous avons mélangé TT avec MT, dans différents rapports pondéraux, et avec P et de l'eau (W). La quantité totale de tanin (T) a été maintenue à 2 g, tandis que P et W ont été fixés respectivement à 0,75 et 1,75 g. Un mélange mécanique a été appliqué tel que décrit ci-dessus. Lors du mélange de TT avec MT, le rendement en carbone a diminué linéairement, de 50,3 à 22,2 %, indiquant qu'il n'y a pas d'interaction entre TT et MT. L'ajout de TT a aussi induit un désordre, mais le volume des mésopores a progressivement augmenté jusqu'à un maximum obtenu pour des quantités égales de TT et de MT, 1 g de chacune. Cette approche est la plus verte des trois présentées ici car elle permet la mésostructuration du matériau carboné final sans utiliser d’aldéhyde.