Aspects fondamentaux et étude de complexes ...
Type de document :
Habilitation à diriger des recherches
URL permanente :
Titre :
Aspects fondamentaux et étude de complexes de coordination incorporant des cations à haute valence
Titre en anglais :
Fundamental aspects and studies on coordination complexes incorporating high valence cations
Auteur(s) :
Directeur(s) de thèse :
Loiseau, Thierry
Date de soutenance :
2024-06-06
Président du jury :
Lamonier, Carole
Organisme de délivrance :
Université de Lille
École doctorale :
École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
Mot(s)-clé(s) :
Complexes de coordination
Cations à haute valence
Combustibles nucléaires irradiés -- Retraitement
Procédé PUREX
Polyoxométallates
Ligands organiques
Niobium
Cations à haute valence
Combustibles nucléaires irradiés -- Retraitement
Procédé PUREX
Polyoxométallates
Ligands organiques
Niobium
Mot(s)-clé(s) en anglais :
Coordination complexes
High-valence cations
Reactor fuels reprocessing
PUREX process
Polyoxometalates
Organic ligands
Niobium
High-valence cations
Reactor fuels reprocessing
PUREX process
Polyoxometalates
Organic ligands
Niobium
Résumé :
La chimie de coordination est un domaine particulièrement riche et complexe bien qu’au premier abord il paraisse plutôt simple. Cette chimie offre de nombreuses possibilités d’études tant les combinaisons envisageables ...
Lire la suite >La chimie de coordination est un domaine particulièrement riche et complexe bien qu’au premier abord il paraisse plutôt simple. Cette chimie offre de nombreuses possibilités d’études tant les combinaisons envisageables entre des cations métalliques et des ligands de nature extrêmement variée (allant des molécules organique monotopiques à des molécules polytopiques ou polyfonctionnelles ou encore à des ligands purement inorganiques tels que les polyoxométallates (POMs)) sont nombreuses et ne sont limitées que par l’imagination du chimiste. Les complexes obtenus dans ce domaine de la chimie peuvent exister en solution ou à l’état solide et nécessitent une combinaison importante de techniques de caractérisation pour définir parfaitement leur composition ainsi que leur comportement pour appréhender au mieux leurs potentialités applicatives. Les travaux que je présente tournent autour de cette chimie et explore notamment les possibilités offertes par ces ligands vis-à-vis de cations dit à haute valence, allant d’éléments tétravalent à des éléments hexavalents (CeIV, UIV, ThIV, NbV, TaV, {UVIO2}). Plusieurs aspects seront particulièrement explorés au cours des divers chapitres. Le premier concerne le domaine du nucléaire et principalement l’aval du cycle du combustible lors du retraitement des effluents radioactifs issus du procédé PUREX à l’usine de la Hague. Dans cet optique, les ligands polyoxométalliques sont utilisés comme complexants d’éléments radiotoxiques (uranium et thorium) ou de simulants (cérium, lanthanides) et les différents composés obtenus sont comparés et discutés en termes d’utilisation potentielle comme extractant de ces radionucléides. Un second aspect concerne plus particulièrement le procédé PUREX utilisé à l’échelle industrielle pour le retraitement du combustible usé. Le procédé permet la séparation par extraction liquide-liquide du plutonium et de l’uranium d’une solution d’acide nitrique par un extractant, le tributylphosphate dilué dans un alcane ramifié. Compte tenu de la nature de cet extractant, la question de la sécurité vis-à-vis d’un départ de feu accidentel s’est posé et le comportement d’un tel mélange vis-à-vis du feu et de la lumière est détaillé sur un système simulant contenant du cérium tétravalent à la place du plutonium. La dernière partie proposée est plus fondamental et plus fidèle à l’idée que l’on se donne de la chimie de coordination. La formation de complexes polynucléaires obtenus par la coordination de niobium(V) avec des ligands purement organiques N/O donneur sont étudiés et décrit avec un accent mis sur la compréhension des phénomènes permettant leur formation et leur nucléation. Leur potentielle utilisation en tant que brique de construction pour la formation ultérieure de polymères de coordination type MOFs est discuté. Pour conclure sur ces travaux, plusieurs projets de recherche s’inscrivant dans la continuité de ce qui sera présenté seront détaillés au travers de quelques pistes de recherche et des résultats préliminaires obtenus.Lire moins >
Lire la suite >La chimie de coordination est un domaine particulièrement riche et complexe bien qu’au premier abord il paraisse plutôt simple. Cette chimie offre de nombreuses possibilités d’études tant les combinaisons envisageables entre des cations métalliques et des ligands de nature extrêmement variée (allant des molécules organique monotopiques à des molécules polytopiques ou polyfonctionnelles ou encore à des ligands purement inorganiques tels que les polyoxométallates (POMs)) sont nombreuses et ne sont limitées que par l’imagination du chimiste. Les complexes obtenus dans ce domaine de la chimie peuvent exister en solution ou à l’état solide et nécessitent une combinaison importante de techniques de caractérisation pour définir parfaitement leur composition ainsi que leur comportement pour appréhender au mieux leurs potentialités applicatives. Les travaux que je présente tournent autour de cette chimie et explore notamment les possibilités offertes par ces ligands vis-à-vis de cations dit à haute valence, allant d’éléments tétravalent à des éléments hexavalents (CeIV, UIV, ThIV, NbV, TaV, {UVIO2}). Plusieurs aspects seront particulièrement explorés au cours des divers chapitres. Le premier concerne le domaine du nucléaire et principalement l’aval du cycle du combustible lors du retraitement des effluents radioactifs issus du procédé PUREX à l’usine de la Hague. Dans cet optique, les ligands polyoxométalliques sont utilisés comme complexants d’éléments radiotoxiques (uranium et thorium) ou de simulants (cérium, lanthanides) et les différents composés obtenus sont comparés et discutés en termes d’utilisation potentielle comme extractant de ces radionucléides. Un second aspect concerne plus particulièrement le procédé PUREX utilisé à l’échelle industrielle pour le retraitement du combustible usé. Le procédé permet la séparation par extraction liquide-liquide du plutonium et de l’uranium d’une solution d’acide nitrique par un extractant, le tributylphosphate dilué dans un alcane ramifié. Compte tenu de la nature de cet extractant, la question de la sécurité vis-à-vis d’un départ de feu accidentel s’est posé et le comportement d’un tel mélange vis-à-vis du feu et de la lumière est détaillé sur un système simulant contenant du cérium tétravalent à la place du plutonium. La dernière partie proposée est plus fondamental et plus fidèle à l’idée que l’on se donne de la chimie de coordination. La formation de complexes polynucléaires obtenus par la coordination de niobium(V) avec des ligands purement organiques N/O donneur sont étudiés et décrit avec un accent mis sur la compréhension des phénomènes permettant leur formation et leur nucléation. Leur potentielle utilisation en tant que brique de construction pour la formation ultérieure de polymères de coordination type MOFs est discuté. Pour conclure sur ces travaux, plusieurs projets de recherche s’inscrivant dans la continuité de ce qui sera présenté seront détaillés au travers de quelques pistes de recherche et des résultats préliminaires obtenus.Lire moins >
Résumé en anglais : [en]
Coordination chemistry is a particularly rich and complex field, although it may appear rather simple at first glance. This chemistry offers many promises as well as possible combinations between metal cations and ligands ...
Lire la suite >Coordination chemistry is a particularly rich and complex field, although it may appear rather simple at first glance. This chemistry offers many promises as well as possible combinations between metal cations and ligands of extremely varied nature (ranging from monotopic organic molecules to polytopic or polyfunctional ligands or even purely inorganic compounds such as polyoxometalates (POMs)) that are only limited by the imagination of the chemist. The complexes obtained in this field can exist in solution or in the solid state and require a significant combination of characterization techniques to perfectly define their composition as well as their behavior to best understand their application potential. The work that I present turns around this chemistry and, it explores in particular the possibilities offered by these ligands with respect to so-called high-valence cations, ranging from tetravalent elements to hexavalent ones (CeIV, UIV, ThIV, NbV, TaV, {UVIO2}). Several aspects will be particularly discussed during the various chapters. The first concerns the nuclear field and mainly the downstream of the fuel cycle during the reprocessing of radioactive effluents from the PUREX process at La Hague plant. With this in mind, polyoxometallic ligands are used as complexants for radiotoxic elements (uranium and thorium) or simulants (cerium, lanthanides) and the different compounds obtained are compared and discussed in terms of potential use as extractants for these radionuclides. A second aspect concerns more particularly the PUREX process used on an industrial scale for the reprocessing of spent fuel. The process allows the separation by liquid-liquid extraction of plutonium and uranium from a nitric acid solution using an extractant, tributyl phosphate diluted in a branched alkane. Given the nature of this extractant, the question of safety in the event of an accidental fire can be asked and the behavior of such a mixture with respect to fire and light is detailed on a simulant system containing tetravalent cerium instead of plutonium. The last proposed part is more fundamental and more faithful to the idea that we may have about coordination chemistry. The formation of polynuclear complexes obtained by the coordination of niobium(V) with purely organic N/O donor ligands are studied and described with an emphasis on understanding the phenomena allowing their formation and nucleation. Their potential use as building block for the subsequent formation of coordination polymers such as MOFs is discussed. To conclude on this work, several research projects related to what will be presented will be detailed through some research suggestions and the preliminary results obtained.Lire moins >
Lire la suite >Coordination chemistry is a particularly rich and complex field, although it may appear rather simple at first glance. This chemistry offers many promises as well as possible combinations between metal cations and ligands of extremely varied nature (ranging from monotopic organic molecules to polytopic or polyfunctional ligands or even purely inorganic compounds such as polyoxometalates (POMs)) that are only limited by the imagination of the chemist. The complexes obtained in this field can exist in solution or in the solid state and require a significant combination of characterization techniques to perfectly define their composition as well as their behavior to best understand their application potential. The work that I present turns around this chemistry and, it explores in particular the possibilities offered by these ligands with respect to so-called high-valence cations, ranging from tetravalent elements to hexavalent ones (CeIV, UIV, ThIV, NbV, TaV, {UVIO2}). Several aspects will be particularly discussed during the various chapters. The first concerns the nuclear field and mainly the downstream of the fuel cycle during the reprocessing of radioactive effluents from the PUREX process at La Hague plant. With this in mind, polyoxometallic ligands are used as complexants for radiotoxic elements (uranium and thorium) or simulants (cerium, lanthanides) and the different compounds obtained are compared and discussed in terms of potential use as extractants for these radionuclides. A second aspect concerns more particularly the PUREX process used on an industrial scale for the reprocessing of spent fuel. The process allows the separation by liquid-liquid extraction of plutonium and uranium from a nitric acid solution using an extractant, tributyl phosphate diluted in a branched alkane. Given the nature of this extractant, the question of safety in the event of an accidental fire can be asked and the behavior of such a mixture with respect to fire and light is detailed on a simulant system containing tetravalent cerium instead of plutonium. The last proposed part is more fundamental and more faithful to the idea that we may have about coordination chemistry. The formation of polynuclear complexes obtained by the coordination of niobium(V) with purely organic N/O donor ligands are studied and described with an emphasis on understanding the phenomena allowing their formation and nucleation. Their potential use as building block for the subsequent formation of coordination polymers such as MOFs is discussed. To conclude on this work, several research projects related to what will be presented will be detailed through some research suggestions and the preliminary results obtained.Lire moins >
Langue :
Français
Collections :
Date de dépôt :
2024-06-24T14:31:44Z
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