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Etudes théoriques de dérivés (HqX) de la 8-hydroxyquinoléine : complexes Al(qX)3 et monocouches sur Al(111)

Bulteau, Yann. Etudes théoriques de dérivés (HqX) de la 8-hydroxyquinoléine : complexes Al(qX)3 et monocouches sur Al(111). PhD, Sciences et Génie des Matériaux, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2020

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Abstract

La 8-hydroxyquinoléine (Hq) et ses dérivés (Hq chimiquement modifiée) sont connus pour leur capacité à complexer des ions métalliques. Ils sont mis en oeuvre dans la dépollution des effluents aqueux, la conception de composants électroluminescents, et l’inhibition de la corrosion de surfaces métalliques. Les propriétés de ces molécules et des complexes formés avec des ions métalliques dépendent des modifications chimiques réalisées sur la Hq. Nous effectuons des études théoriques sur la Hq et deux de ses dérivés, la 5,7-dibromo-8-hydroxyquinoléine (HqBr) et l’acide 8 hydroxyquinoléine-5-sulfonique (HqSH), dans le cadre de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité et en prenant en compte les forces de dispersion (DFT-D). Dans un premier temps, nous avons déterminé les formes stables des complexes issus de l’interaction entre un cation Al3+ et les molécules Hq, HqBr et HqSH déprotonées, puis nous avons effectué des analyses topologiques (ELF et QTAIM) de la structure électronique de ces complexes. Des liaisons ionocovalentes sont formées entre les molécules et l’ion Al³. Puis, nous avons étudié l’adsorption des molécules Hq, HqBr et HqSH déshydrogénées sur une surface Al(111), dans le vide et en présence d’eau (modèle de solvant implicite). Les trois types de molécules peuvent former des couches stables compactes sur la surface Al(111). A contrario, les topologies d’adsorption d’une molécule isolée sont différentes pour la Hq, dont l’efficacité en tant qu’inhibiteur de la corrosion de l’aluminium a été démontré expérimentalement, et pour les HqBr et HqSH, qui ne démontrentaucune efficacité en tant qu’inhibiteurs de corrosion. Ces conformations différentes des molécules sur la surface Al(111) en début du processus de formation des couches organiques, pourraient jouer sur leur propriété de protection de l’aluminium contre la corrosion. Enfin, la formation de complexes directement sur la surface Al(111) a été étudiée par dynamique moléculaire ab initio afin d’explorer l’espace des conformations. De nombreuses géométries stables ont été déterminées et la formation d’un complexe sur la surface par adsorption de trois molécules déshydrogénées sur une surface Al(111) présentant un ad-atome est favorisée par rapport à la précipitation d’un complexe Alq3 préalablement formé dans le vide. Ainsi, nous présentons dans ce travail une description : i) de la nature précise des liaisons dans les complexes Alq3, ii) des géométries des dérivés de la Hq adsorbés sur une surface Al(111), iii) de la formation sur Al(111) de complexes de type Alq3 par adsorption de molécules Hq déshydrogénées sur une surface Al(111).

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution:Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Laboratory name:
Research Director:
Lacaze-Dufaure, Corinne
Statistics:download
Deposited On:04 Nov 2021 14:37

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