Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Microparticules d’oxydes de fer“

Le zinc est un élément chimique représenté symbole Zn, numéro atomique 30, avec la masse atomique 65,4, trouvé dans la nature avec les plus grandes réserves se trouvent en Australie et en Chine avec le Brésil ayant une réserve presque négligeable. Le zinc peut également être trouvé sous forme de sulfures et d’oxydes, associés au plomb, au cuivre, à l’argent et au fer. La production brésilienne de zinc de 2010 à 2014 était de 895 (10³t). Cet article vise à présenter la réserve mondiale de zinc entre 2010 et 2014, en plus de la production brésilienne, des importations, des exportations et de la consommation intérieure et de son prix sur le marché entre 2010 et 2014. La recherche a été réalisée en accédant au site web du Département national de la production minérale – DNPM (http://www.dnpm.gov.br/). Dans les réserves mondiales de zinc, l’Australie avait la moyenne la plus élevée, suivie de la Chine, du Pérou et du Mexique, le Brésil avait la moyenne la plus basse parmi les pays. Dans la production brésilienne de zinc, nous avons observé une nouvelle baisse constante en 2014. L’autre année, les importations sont restées instables et les exportations ont considérablement diminué. La consommation de concentré au Brésil diminue et en raison de la crise économique, la consommation du métal primaire est restée instable. Le prix du zinc entre 2010 et 2014 est resté instable en raison de facteurs tels que la production mondiale et le marché financier mondial.

De nouvelles études suggèrent que l'accident vasculaire cérébral ischémique est fréquemment associé à la formation de microthrombi dans la microcirculation corticale. Ces microthrombi sont associés à une augmentation de la taille de la lésion, à un déclin cognitif et à la démence. Il est difficile de prendre en charge ces microthrombi car les méthodes d'imagerie actuelles ne permettent pas de les détecter. Pour y remédier, un nouvel agent théranostique a été développé, les IO@PDA@tPA, combinant des microparticules d'oxyde de fer (IO) enrobées de polydopamine (PDA) et conjuguées avec l’activateur tissulaire du plasminogène (r-tPA). Ce nouvel agent a montré son efficacité in vitro, non seulement sur la lyse de caillots, mais également sur les espèces réactives de l'oxygène qui sont significativement moins exprimées par les neurones soumis à une privation d'oxygène et de glucose. In vivo, l'administration des IO@PDA@tPA à un quart de la dose standard de r-tPA a permis la visualisation et la dégradation des microthrombi, détectées par imagerie par résonance magnétique (IRM) pondérée en T2*. Ce traitement a réduit de manière significative la taille de la lésion et favorisé la recanalisation 24 heures après le début de l'AVC. Dans un modèle d'AVC ischémique chez la souris hyperglycémique, les IO@PDA@tPA ont montré une efficacité similaire à celle du r-tPA sans augmenter le risque hémorragique, une complication courante du r-tPA libre. De plus, une récupération fonctionnelle complète a été observée cinq jours après l'AVC. Ainsi, les IO@PDA@tPA représentent un outil théranostique prometteur pour cibler les microthrombi cérébraux, réduire la dose de r-tPA nécessaire et les effets secondaires associés
There is emerging evidence suggesting that ischemic stroke is frequently associated with the formation of microthrombi in downstream microcirculation. These microthrombi are associated with increased lesion size, cognitive decline, and dementia. Unfortunately, these microthrombi are difficult to detect with current imaging methods. To address this, a novel theranostic agent was developed, IO@PDA@tPA, combining iron oxide microparticles (IO) coated with polydopamine (PDA) and conjugated with recombinant tissue-type plasminogen activator (r-tPA). This agent exhibits in vitro clot lysis activity and reduces reactive oxygen species in neurons under oxygen-glucose deprivation. In vivo, administration of IO@PDA@tPA at one-quarter of the standard r-tPA dose enabled microthrombi visualization and degradation as detected by T2*-weighted magnetic resonance imaging (MRI). This treatment significantly reduced lesion size and promoted recanalization 24 hours after stroke onset. In a hyperglycemic mouse model of IS, the agent showed similar efficacy compared to r-tPA without increasing hemorrhagic risk, a common complication of free r-tPA. Additionally, full functional recovery was observed within five days post-stroke. Thus, IO@PDA@tPA represents a promising theranostic tool for targeting cerebral microthrombi, reducing the required r-tPA dose and associated side effects

Ce travail de thèse s’inscrit dans un contexte de recherche sur les matériaux multiferroïques présentant de l’ordre de charge et concerne la synthèse et la caractérisation physicochimique de borates de fer. Parmi ces composés, la ludwigite Fe2+2Fe3+O2BO3 a suscité un intérêt particulier en raison de ses propriétés électriques et magnétiques intéressantes. En effet, cet oxyborate présente une transition structurale à TCO = 283 K et deux transitions magnétiques sont observées, à 112 K and 75 K. Nous avons examiné l’influence de la substitution cationique dans la solution solide Fe3-xMnxO2BO3 (0
This thesis work remains part of a context of research on multiferroic materials which present charge order and concerns the synthesis and physicochemical characterization of iron borates. Among these compounds, the ludwigite Fe2+2Fe3+O2BO3 has sparked particular interest due to its interesting electronic and magnetic properties. Indeed, this oxyborate exhibits a structural transition at TCO = 283 K, and two magnetic transitions are observed, at 112 K and 75 K. We have examined the influence of the cationic substitution in the Fe3-xMnxO2BO3 solid solution (0

Dans une première partie, la synthèse, par co-précipitation suivi d’un traitement hydrothermal, de nanoparticules de magnétite avec des tailles et des distributions de taille contrôlées a été mise en point en faisant varier divers paramètres tels que le pH, la nature de la base et le rapport Base/Fe. Des nanoparticules de 12 (± 2) nm mais surtout de 39 (± 5) nm avec une composition moyenne Fe2,95O4 et constituées d’un coeur de magnétite stoechiométrique et d’une couche extérieure oxydée ont été obtenues. Dans une deuxième partie, une méthodologie a été mise en place pour greffer à la surface des nanoparticules des molécules organiques fonctionnelles avec une liaison forte et directe. Nous avons testé différents agents de couplage : le groupement carboxylate généralement le plus utilisé et des groupements phosphate et phosphonate. Nous avons montré que ces derniers permettaient un ancrage plus fort à la surface de la nanoparticule et un taux de greffage plus élevé que l’agent de couplage carboxylate. Le greffage se fait principalement par interaction avec les ions Fe3+ des sites Oh des plans (111) les plus denses. Les propriétés magnétiques ne sont pas modifiées avec le phosphonate et le phosphate, alors que le carboxylate induit un «canting» de spin dans la couche oxydée diminuant l’aimantation. L'optimisation des conditions de greffage a conduit à des suspensions très stables dans l’eau et le THF
In the first part, magnetite nanoparticles with controlled size have been synthesized by co-precipitation followed by hydrothermal treatment. By varying different parameters like the pH, the nature of the bases and the Base/Fe ratio, we were able to obtain, nanoparticles with an average size of 12 (± 2) nm but especially of 39 (± 5) nm with global composition: Fe2. 95O4 which can be described by a core-shell system with stoechiometric magnetite as core and oxidized layer as shell. In the second part, we report, our results on the direct and strong bonding of functional organic molecules onto the surface of this nanoparticles using either phosphate, phosphonate or carboxylate groups as coupling agents. These studies have shown that the nanoparticles functionalised by a phosphate or phosphonate groups allowed stronger bonding on the surface of the nanoparticles, higher grafting rate than the carboxylate groups and especially the conservation of the magnetic properties. The grafting occurs mainly by interaction with the Fe3+ in octahedral sites present in the (111) denser plane. The magnetic properties are not modified with phosphonate and phosphate, whereas the carboxylate induce a canting of spin in the oxidized layer decreasing magnetization. Optimisation of grafting conditions has conducted to very stable suspensions in water and THF

Les oxydes de fer jouent un rôle important dans l’industrie sidérurgique, en tant que précurseur du fer métallique. Le procédé de production de fer actuel en Haut Fourneau est responsable de 3 à 5% de la production de CO2 mondiale. La réduction des oxydes de fer en milieu fortement alcalin (18 M) à 110°C est une voie prometteuse car elle permet à la fois de diminuer les rejections de gaz carbonique et d’augmenter l’efficacité du procédé. L’objectif de ces travaux de thèse est de déterminer l’oxyde le plus performant vis-à-vis de la production de fer métallique par électrolyse ainsi que d’approfondir l’étude des mécanismes mis en jeu lors de la réduction électrolytique des oxydes de fer afin d’optimiser le procédé. L’étude est réalisée sur des nanoparticules d’oxydes de fer « modèles » (hématite, goethite, akaganéite, lépidocrocite, magnétite, maghémite) synthétisées selon des méthodes bien connues qui permettent d’obtenir des objets parfaitement définis au niveau morphologique, structural et dimensionnel. L’hématite est le seul oxyde durablement stable dans la soude 18 M alors que les autres évoluent tous de manière plus ou moins rapide pour former NaFeO2. Une étude par réduction chimique par l’hydrazine nous a permis de remarquer que la précipitation de ce composé est en compétition avec la réaction de réduction lors de l’électrolyse des particules et entraîne une moins bonne reproductibilité et/ou de moins bonnes performances. En effet, le mécanisme de réduction par électrolyse se fait en grande partie par l’intermédiaire des ions issus de la dissolution des particules d’oxydes de fer et la consommation des ions par la formation de NaFeO2 est donc néfaste à la production de fer. Les oxydes les plus performants sont des hématites commerciales du fait des rendements importants, de la quantité de fer produite ainsi que de la bonne reproductibilité des résultats
Iron oxides play an important role in steel industry as precursors of iron. The current iron production process in blast furnaces is responsible for 3 to 5% of the world CO2 rejections. Reducing the iron oxides in suspension by electrolysis in strongly alkaline medium (18 M) at 110°C is a promising way to lower the CO2 rejections while improving steel production efficiency, that has been studied for years. The aim of this work is the determination of the most reliable oxide concerning metallic iron production and a more accurate comprehension of the electrolytic reduction mechanisms in order optimize the production process. The experiments are carried out on iron oxides nanoparticles (hematite, goethite, lepidocrocite, akaganeite, magnetite) synthesized according to well known methods which allow us to obtain perfectly defined objects concerning the structure, size and morphology. Hematite is the only oxide to be stable in the 18 M sodium hydroxide solution for a long lasting period. The ageing of the other iron oxides nanoparticles in hot concentrated sodium hydroxide solution led to the formation of sodium ferrite NaFeO2, the transformation duration depending on the starting iron oxide. NaFeO2 precipitation competes with the reduction reaction and lead to less reproducibility and/or less good performances. Indeed, the dissolved ferric species are the intermediates of the reduction by electrolysis mechanism and ions consumption by NaFeO2 precipitation is obviously harmful to metallic iron production. The most reliable oxides are commercial Hematite particles because of the good yields and the important metallic iron weights obtained with reproducibility

Ce mémoire porte sur les relations entre structure et propriétés physiques d’oxydes de fer à valence mixte de type CaFe2+nO4+n ainsi que de nouveaux composés oxysulfures appartenant au système Ca-Fe-O-S. Ce travail exploratoire a permis d’isoler quatre phases sous forme polycristalline et monocristalline : CaFe5O7 (n=3), CaFe3O5 (n=1), CaOFeS et CaO1. 5Fe1. 25S. Les structures cristallines de ces dernières ont été caractérisées, en fonction de la température, par diffraction des rayons X et par microscopie électronique en transmission. La spectroscopie Mössbauer a permis d’accéder aux degrés d’oxydation et à l’environnement local des atomes de fer en fonction de la température et la diffraction des neutrons a permis d’établir les structures magnétiques. Lors de ce travail de thèse, l’utilisation de techniques de caractérisations complémentaires a été primordiale au vu de la complexité des transitions observées. Les propriétés physiques des matériaux ont été caractérisées par mesures de résistivité électrique, mesures de susceptibilité magnétique et d’aimantation, mesures du coefficient Seebeck ou encore mesures de la constante diélectrique
This report deals with the correlations existing between the structure and the physical properties of mixed valence state iron oxides with the formula CaFe2+nO4+n, and new oxysulfides compounds belonging to the Ca-Fe-O-S system. This exploratory work allowed to isolate four phases (powder and single crystals): CaFe5O7 (n=3), CaFe3O5 (n=1), CaOFeS and CaO1. 5Fe1. 25S. Crystalline structures were characterized, as function of temperature, by X-rays diffraction and transmission electron microscopy. The Mössbauer spectroscopy allowed to reach the oxidation degrees and the local environment of iron atoms according to the temperature and neutron diffraction allowed to define magnetic structures. During this thesis work, the use of complementary characterization techniques was essential due to the complexity of the observed transitions. Physical properties of materials were characterized by electrical resistivity, magnetic susceptibility, Seebeck coefficient or dielectric measurements

Ce travail de thèse porte sur les relations entre structure et propriétés physiques de nouveaux oxydes de métaux de transition à valence mixte de type SrFe1-x(Sc,Sn)xO3-d (M = Sc, Sn). La caractérisation structurale a été effectuée par diffraction X et par microscopie électronique en transmission. La spectrométrie Mössbauer a permis d'accéder aux degrés d'oxydation du fer et à son environnement local. Les propriétés physiques des composés ont été caractérisées par mesures de résistivité avec ou sans champ magnétique appliqué, mesures de susceptibilité magnétique, mesures d'aimantation en fonction du champ magnétique ou de la température. La substitution du fer par un ion trivalent non magnétique tel que le Sc3+ conduit, comme attendu, à une diminution de la teneur en oxygène sans affecter la structure cristalline du composé. Cependant, la substitution est limitée et le composé limite SrFe0,5Sc0,5O2,5 peut être également synthétisé dans une structure chimiquement ordonnée de type brownmillerite. Bien que les propriétés de transport et les propriétés magnétiques soient fortement affectées par une telle substitution, la magnétorésistivité n'est pas significativement modifiée. La substitution du fer par un ion tétravalent tel que le Sn4+ ne permet pas de maintenir constante la teneur en oxygène. Celle-ci augmente avec le taux de substitution. La substitution n'est pas limitée, et un changement de structure est observé pour un taux de substitution supérieur à 0,5 : la structure de la pérovskite n'est plus cubique mais orthothrombique. Toutes les propriétés physiques étudiées (transport, magnétisme, magnétorésistivité) sont significativement influencées par la substitution
In this thesis, the relationship between structure and physical properties of new transition-metal oxides of the SrFe1-x(Sc,Sn)xO3-d (M = Sc, Sn) type has been investigated. The structural characterization was performed by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. Mössbauer spectrometry has been used to investigate both the oxidation state of iron and its local environment. The physical properties of the compounds were characterized by resistivity measurements with and without applied magnetic field, magnetic susceptibility measurements, magnetization measurements as a function of magnetic field or temperature. The substitution of iron by a nonmagnetic trivalent ion such as Sc3+ leads to a decrease in the oxygen content without affecting the crystalline structure of the compound. However, the substitution is limited and the SrFe0,5Sc0,5O2,5 limit compound can also be chemically synthesized in a brownmillerite ordered structure. Although transport and magnetic properties are strongly affected by such substitution, magnetoresistivity is not significantly altered. The substitution of iron by a tetravalent ion such as Sn4+ cannot maintain constant oxygen content, which increases with the substitution rate. Substitution is not limited, and a structural change is observed for a substitution rate higher than 0. 5. All the physical properties investigated (transport, magnetism, magnetoresistivity) are significantly influenced by the substitution

Cette thèse a été réalisée dans le cadre d’une cotutelle de thèse (3 ans) Franco-Libanaise entre l’Université Pierre et Marie Curie de Paris et l’Université Libanaise de Beyrouth. Nabil Tabaja a été entièrement financé par le Groupe de Recherche MAPE (Nanosized Porous Materials, Preparation, Advanced Characterization and Environmental Applications) de Beyrouth que nous tenons à remercier. Le but de ce travail était de tester et de valoriser des catalyseurs à base d’oxydes de fer et de ferrites pour la dépollution des eaux par photocatalyse sous lumière visible puis solaire. Les catalyseurs étudiés ont été préparés en employant des silices poreuses en tant que gabarits pour obtenir majoritairement : soit des nanoparticules, NP, d’oxydes de fer ayant cristallisé à l’intérieur des pores des silices (INTERNES, répliquées), soit des nanoparticules ayant cristallisé à l’extérieur des grains de silice et formées lors des traitements d’activation thermiques (EXTERNES). Nous avons employées des techniques faciles à transférer pour obtenir les silices (Chapitre 1). Notre objectif à ce niveau était d’obtenir plus de 50g d’au moins six silices ayant des diamètres de mésopores différents. La variation de ces diamètres s’accompagne de modifications des connections entre les mésopores principaux et des propriétés des surfaces des silices. Différents sels précurseurs de fer (chlorure, nitrate) ou des mélanges de métaux ont été déposées sur les différentes silices obtenues par des techniques de dépôt de type deux solvants (2S). Les échantillons ont été traités thermiquement à 700°C sous air pour obtenir des nanoparticules d’oxydes (Chapitre 2). Nous montrons que, si le diamètre des NP nanorépliquées est en général proche du diamètre des pores des silices initiales, les formes et la dispersion des nanoparticules internes dans les grains de silice dépendent de différents facteurs expérimentaux, des sels précurseurs, des solvants et du type de silice sélectionnée. Nous montrons également que la formation des particules externes est associée au traitement thermique imposé et peut être favorisée en choisissant le bon solvant et le bon sel précurseur pour une silice déterminée. Des premiers tests ayant démontrés un taux de lixiviation important dans le cas de catalyseur au fer, nous avons testé des ferrites de différentes compositions (cations (II) de différentes électronégativités, Ni(II), Co(II), Cd(II), Zn(II) ; cation (III), Cr(III)). Afin de comparer la réactivité catalytique des catalyseurs, deux types de réactions sont introduites successivement. Le premier type de réaction, l’oxydation photocatalytique du méthanol et du formaldéhyde, a été employé à titre fondamental. Dans ce cas, notre objectif était d’étudier la sélectivité de la réaction et d’identifier de façon inambigue quelles nanoparticules présentes dans la formulation des catalyseurs permettent, partant d’une espèce à un seul carbone, d’obtenir des produits à 2 ou plus atomes de carbone (Chapitre III). La seconde réaction, l’oxydation photocatalytique d’un pesticide, a été employée pour démontrer que les catalyseurs peuvent être utiles à titre appliqué. Le pesticide sélectionné a été le carbendazime (Chapitre IV) dont nous avons suivi la décomposition. Ces études n’ont été possibles que grâce à l’emploi de techniques de caractérisation avancées, de type TOC et GC-MS. Les meilleures activités catalytiques ont été analysées en fonction de la présence d’une majorité de NP internes et/ou externes et d’autres espèces plus dispersées et non visibles par DRX
This thesis was carried out as part of a Franco-Lebanese collaboration thesis (3 years) between the University of Pierre et Marie Curie in Paris and the Lebanese University in Beirut. Nabil Tabaja was fully funded by the Research Group MAPE (nanosized Porous Materials, Preparation, Advanced Characterization and Environmental Applications) Beirut that we thank.The purpose of this study was to test and develop catalysts based on iron oxides and ferrites for decontamination of water by photocatalysis under visible and sunlight. The catalysts studied were prepared by using porous silica as templates to obtain predominantly either nanoparticles, NP, iron oxides having crystallized within the pores of the silica (INTERNAL, replicated), or nanoparticles having crystallized outside the silica grains formed and during the thermal activation treatments (external). We employed techniques easily transferable to obtain silicas (Chapter 1). Our goal at this level was more than 50 grams of at least six silicas having different diameters of mesopores. The change in these diameters is accompanied by changes in connections between major mesoporous silicas and the properties of surfaces. Various iron precursor salts (chloride or nitrate) or metal mixtures were deposited on the various silicas obtained by the two solvents techniques (2S). The samples were calcined at 700 ° C in air to obtain oxide nanoparticles (Chapter 2). We show that, if the diameter of NP nanoreplicated is generally close to the pore diameter of the initial silicas, and forms the dispersion of nanoparticles in the inner silica grain depends on various experimental factors of the precursor salts, solvents and the type of the selected silica. We also show that the formation of particles is associated with the external heat treatment can be promoted and imposed by choosing the right solvent and the right precursor salt for a specific silica. Initial tests have demonstrated an important release rate in the case of iron catalyst, we tested different compositions ferrites ((II) cations of different electronegativities, Ni (II), Co (II), Cd (II), Zn (II) cation (III), Cr (III)). In order to compare the catalytic activity of the catalysts, two types of reactions are successively introduced. The first type of reaction, the photocatalytic oxidation of methanol and formaldehyde was employed as fundamental. In this case, our objective was to study the selectivity of the reaction and identify what way inambigue nanoparticles in the formulation of catalysts allow, starting from a species to a single carbon, to obtain products with 2 or more carbon atoms (Chapter III). The second reaction, the photocatalytic oxidation of a pesticide, was used to demonstrate that the catalysts may be useful as applied. The pesticide was selected carbendazim (Chapter IV) which we have followed the breakdown. These studies have been possible thanks to the use of advanced characterization techniques, type TOC and GC-MS. The best catalytic activities were analyzed according to the presence of a majority of internal and / or external NP and other species more dispersed and invisible by XRD

Cette thèse a été réalisée dans le cadre d’une cotutelle de thèse (3 ans) Franco-Libanaise entre l’Université Pierre et Marie Curie de Paris et l’Université Libanaise de Beyrouth. Nabil Tabaja a été entièrement financé par le Groupe de Recherche MAPE (Nanosized Porous Materials, Preparation, Advanced Characterization and Environmental Applications) de Beyrouth que nous tenons à remercier. Le but de ce travail était de tester et de valoriser des catalyseurs à base d’oxydes de fer et de ferrites pour la dépollution des eaux par photocatalyse sous lumière visible puis solaire. Les catalyseurs étudiés ont été préparés en employant des silices poreuses en tant que gabarits pour obtenir majoritairement : soit des nanoparticules, NP, d’oxydes de fer ayant cristallisé à l’intérieur des pores des silices (INTERNES, répliquées), soit des nanoparticules ayant cristallisé à l’extérieur des grains de silice et formées lors des traitements d’activation thermiques (EXTERNES). Nous avons employées des techniques faciles à transférer pour obtenir les silices (Chapitre 1). Notre objectif à ce niveau était d’obtenir plus de 50g d’au moins six silices ayant des diamètres de mésopores différents. La variation de ces diamètres s’accompagne de modifications des connections entre les mésopores principaux et des propriétés des surfaces des silices. Différents sels précurseurs de fer (chlorure, nitrate) ou des mélanges de métaux ont été déposées sur les différentes silices obtenues par des techniques de dépôt de type deux solvants (2S). Les échantillons ont été traités thermiquement à 700°C sous air pour obtenir des nanoparticules d’oxydes (Chapitre 2). Nous montrons que, si le diamètre des NP nanorépliquées est en général proche du diamètre des pores des silices initiales, les formes et la dispersion des nanoparticules internes dans les grains de silice dépendent de différents facteurs expérimentaux, des sels précurseurs, des solvants et du type de silice sélectionnée. Nous montrons également que la formation des particules externes est associée au traitement thermique imposé et peut être favorisée en choisissant le bon solvant et le bon sel précurseur pour une silice déterminée. Des premiers tests ayant démontrés un taux de lixiviation important dans le cas de catalyseur au fer, nous avons testé des ferrites de différentes compositions (cations (II) de différentes électronégativités, Ni(II), Co(II), Cd(II), Zn(II) ; cation (III), Cr(III)). Afin de comparer la réactivité catalytique des catalyseurs, deux types de réactions sont introduites successivement. Le premier type de réaction, l’oxydation photocatalytique du méthanol et du formaldéhyde, a été employé à titre fondamental. Dans ce cas, notre objectif était d’étudier la sélectivité de la réaction et d’identifier de façon inambigue quelles nanoparticules présentes dans la formulation des catalyseurs permettent, partant d’une espèce à un seul carbone, d’obtenir des produits à 2 ou plus atomes de carbone (Chapitre III). La seconde réaction, l’oxydation photocatalytique d’un pesticide, a été employée pour démontrer que les catalyseurs peuvent être utiles à titre appliqué. Le pesticide sélectionné a été le carbendazime (Chapitre IV) dont nous avons suivi la décomposition. Ces études n’ont été possibles que grâce à l’emploi de techniques de caractérisation avancées, de type TOC et GC-MS. Les meilleures activités catalytiques ont été analysées en fonction de la présence d’une majorité de NP internes et/ou externes et d’autres espèces plus dispersées et non visibles par DRX
This thesis was carried out as part of a Franco-Lebanese collaboration thesis (3 years) between the University of Pierre et Marie Curie in Paris and the Lebanese University in Beirut. Nabil Tabaja was fully funded by the Research Group MAPE (nanosized Porous Materials, Preparation, Advanced Characterization and Environmental Applications) Beirut that we thank.The purpose of this study was to test and develop catalysts based on iron oxides and ferrites for decontamination of water by photocatalysis under visible and sunlight. The catalysts studied were prepared by using porous silica as templates to obtain predominantly either nanoparticles, NP, iron oxides having crystallized within the pores of the silica (INTERNAL, replicated), or nanoparticles having crystallized outside the silica grains formed and during the thermal activation treatments (external). We employed techniques easily transferable to obtain silicas (Chapter 1). Our goal at this level was more than 50 grams of at least six silicas having different diameters of mesopores. The change in these diameters is accompanied by changes in connections between major mesoporous silicas and the properties of surfaces. Various iron precursor salts (chloride or nitrate) or metal mixtures were deposited on the various silicas obtained by the two solvents techniques (2S). The samples were calcined at 700 ° C in air to obtain oxide nanoparticles (Chapter 2). We show that, if the diameter of NP nanoreplicated is generally close to the pore diameter of the initial silicas, and forms the dispersion of nanoparticles in the inner silica grain depends on various experimental factors of the precursor salts, solvents and the type of the selected silica. We also show that the formation of particles is associated with the external heat treatment can be promoted and imposed by choosing the right solvent and the right precursor salt for a specific silica. Initial tests have demonstrated an important release rate in the case of iron catalyst, we tested different compositions ferrites ((II) cations of different electronegativities, Ni (II), Co (II), Cd (II), Zn (II) cation (III), Cr (III)). In order to compare the catalytic activity of the catalysts, two types of reactions are successively introduced. The first type of reaction, the photocatalytic oxidation of methanol and formaldehyde was employed as fundamental. In this case, our objective was to study the selectivity of the reaction and identify what way inambigue nanoparticles in the formulation of catalysts allow, starting from a species to a single carbon, to obtain products with 2 or more carbon atoms (Chapter III). The second reaction, the photocatalytic oxidation of a pesticide, was used to demonstrate that the catalysts may be useful as applied. The pesticide was selected carbendazim (Chapter IV) which we have followed the breakdown. These studies have been possible thanks to the use of advanced characterization techniques, type TOC and GC-MS. The best catalytic activities were analyzed according to the presence of a majority of internal and / or external NP and other species more dispersed and invisible by XRD

Ce travail de thèse est axé sur le développement d'une technique de traitement chimique par déchloration réductrice de l'hexachlorobutadiène (HCBD) et de l'hexachloroéthane (HCA). La première partie a consisté en l'acquisition de données expérimentales de solubilité des deux composés (i) à différentes températures et (ii) en présence de surfactants. Les essais en température ont notamment permis de proposer, par le calcul des variations des grandeurs thermodynamiques de dissolution, une explication physique à la présence d'un minimum de solubilité entre 12 et 45 °C. La seconde partie, basée sur une étude préalable de sélection d'un réactif pour son efficacité, a consisté principalement en l'étude du mécanisme de déchloration réductrice par les microparticules de Pd/Fe en suspension dans l'acide polylactique, un polymère biodégradable. Différentes conditions expérimentales ont permis de démontrer que l'hydrogène atomique est le principal réducteur du système. Plusieurs lois cinétiques ont ensuite été utilisées pour la modélisation de la disparition de HCBD et HCA en études individuelles et en mélange
This work focused on the reductive dechlorination of hexachlorobutadiene (HCBD) and hexachloroethane (HCA). The first part consisted of experimental measurement of solubility data for both compounds (i) at different temperatures and (ii) in the presence of surfactants. Thermodynamic parameters for dissolution have been calculated in order to propose a physical explacation of the minimum solubility observed between 12 and 45 °C. The second part, based on a preliminary selection of a reaction for its efficiency, aimed to investigate the mechanism of the reductive dechlorination of HCBD and HCA by Pd/Fe microparticles in suspension in polylactic acid. Different experimental conditions have shown that atomic hydrogen is the main reductant of the system. Different kinetic laws were then used for the modeling of the disappearance of HCBD and HCA, taken separately and in mixture

Des nanoparticules d’oxydes de fer superparamagnétiques (SPIONs) PEGylées ont servi de plateforme pour la formulation de nanovecteurs théragnostiques pour la délivrance d’un agent anticancéreux, la doxorubicine (DOX). Le chargement de la DOX sur les nanovecteurs à l’aide d’un complexe avec l’ion fer (II) a été optimisé. Ce complexe se dissocie en milieu acide, typique des compartiments intracellulaires. La spectroscopie Raman exaltée de surface (SERS) a confirmé que les nanovecteurs libèrent la DOX sous forme non complexée. La cytotoxicité in vitro induite par la libération de la DOX a été évaluée sur différentes lignées cellulaires de cancer du sein, et comparée à celle de la DOX en solution. Les voies d’internalisation des nanovecteurs ont été explorées en microscopie électronique en transmission (MET), et le devenir intracellulaire de la DOX a été suivi en imagerie confocale multispectrale (ICMS). Enfin, un protocole thérapeutique in vivo chez la souris tumorisée a permis d’évaluer la capacité de la nanoformulation à limiter la croissance tumorale, la possibilité d’un ciblage magnétique, et la réduction des effets secondaires induits par la DOX
PEGylated superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) were used as a platform to build theranostic nanovectors for the delivery of an anticancer drug, doxorubicin (DOX). The DOX loading on nanocarriers via a DOX-iron (II) complex was optimized. The complex dissociates at low pH, typical of intracellular compartments. Surface enhanced Raman scattering (SERS) confirmed that the nanovectors released DOX under free form. In vitro cytotoxicity due to DOX loaded on nanocarriers was performed on different breast cancer cells, and compared to that of DOX in solution. Internalization pathways of nanovectors were explored with transmission electron microscopy (TEM), and intracellular fate of DOX was monitored by confocal spectral imaging (CSI). To finish, a therapeutical protocol was performed on tumorized mice, in order to evaluate the efficacy of the nanoformulation on tumor reduction, the possibility of magnetic targeting, and the decrease of side effects induced by DOX