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FR3161579A3 - METHODS FOR REDUCING THE PARTICLE SIZE OF GRAPHIC CARBON NITRIDE - Google Patents

METHODS FOR REDUCING THE PARTICLE SIZE OF GRAPHIC CARBON NITRIDE

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Publication number
FR3161579A3
FR3161579A3 FR2404307A FR2404307A FR3161579A3 FR 3161579 A3 FR3161579 A3 FR 3161579A3 FR 2404307 A FR2404307 A FR 2404307A FR 2404307 A FR2404307 A FR 2404307A FR 3161579 A3 FR3161579 A3 FR 3161579A3
Authority
FR
France
Prior art keywords
graphitic carbon
carbon nitride
submicrometer
sized
grinding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2404307A
Other languages
French (fr)
Inventor
Riichiro OHTA
Masashi Maeda
Jun Sasai
Tetsuya Kako
Masaki Takeguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LOreal SA
Original Assignee
LOreal SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LOreal SA filed Critical LOreal SA
Priority to FR2404307A priority Critical patent/FR3161579A3/en
Priority to PCT/JP2024/080234 priority patent/WO2025135197A1/en
Publication of FR3161579A3 publication Critical patent/FR3161579A3/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/082Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Cosmetics (AREA)

Abstract

PROCÉDÉS DE RÉDUCTION DE LA TAILLE DE PARTICULE DE NITRURE DE CARBONE GRAPHITIQUE La présente invention concerne principalement un procédé de préparation de nitrures de carbone graphitiques de taille submicrométrique, comprenant une étape de broyage ou de sonification des nitrures de carbone graphitiques. La présente invention concerne en outre un nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique qui présente une distribution en taille en volume selon laquelle la taille de particule inférieure à 1 μm domine plus de 50 % d'un volume de particules totales dans la suspension. Figure pour l'abrégé : Figure 4 PROCESSES FOR REDUCING THE PARTICLE SIZE OF GRAPHITICAL CARBON NITRIDE The present invention relates primarily to a process for preparing submicrometer-sized graphitic carbon nitrides, comprising a step of grinding or sonicating the graphitic carbon nitrides. The present invention further relates to a submicrometer-sized graphitic carbon nitride exhibiting a volume size distribution in which particles smaller than 1 μm dominate more than 50% of the total particle volume in the suspension. Figure for abstract: Figure 4

Description

PROCÉDÉS DE RÉDUCTION DE LA TAILLE DE PARTICULE DE NITRURE DE CARBONE GRAPHITIQUEMETHODS FOR REDUCING THE PARTICLE SIZE OF GRAPHIC CARBON NITRIDE

La présente invention concerne principalement un procédé de réduction de la taille de particule de nitrure de carbone graphitique. De plus, la présente invention concerne des particules de nitrure de carbone graphitique à taille de particule réduite.The present invention relates primarily to a method for reducing the particle size of graphitic carbon nitride. Furthermore, the present invention relates to reduced-size graphitic carbon nitride particles.

ÉTAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

L'effet de protection contre les UV constitue l'un des facteurs essentiels des produits cosmétiques. Afin de filtrer le rayonnement dans la région UV (longueur d'onde inférieure à 400 nm), des composés de filtration des UV organiques et inorganiques, comme le TiO2et le ZnO, sont largement utilisés. Le nitrure de carbone graphitique, qui est un composé inorganique, est connu pour présenter des propriétés d'absorption des UV. Certains documents relatifs au nitrure de carbone graphitique ont déjà été rapportés.UV protection is a key factor in cosmetic products. To filter radiation in the UV region (wavelengths below 400 nm), organic and inorganic UV-filtering compounds, such as TiO₂ and ZnO, are widely used. Graphitic carbon nitride, an inorganic compound, is known to exhibit UV absorption properties. Some documents relating to graphitic carbon nitride have already been published.

Par exemple, le brevet WO2020/246715 divulgue un absorbeur d'ultraviolets qui comprend des nitrures de carbone polymères qui présentent une structure hétérocyclique. Toutefois, ledit document ne fait aucune mention d'une taille de particule de nitrures de carbone graphitiques.For example, patent WO2020/246715 discloses an ultraviolet absorber comprising polymeric carbon nitrides with a heterocyclic structure. However, the document makes no mention of the particle size of the graphitic carbon nitrides.

En outre, en ce qui concerne les techniques de réduction de la taille de particule des matériaux de carbone, certains documents ont déjà été publiés.Furthermore, regarding techniques for reducing the particle size of carbon materials, some documents have already been published.

Par exemple, le brevet US7300958B2 divulgue un procédé de fabrication d'une ultra-dispersion de particules primaires de carbone de taille nanométrique, comprenant : l'application d'un procédé de broyage humide à une structure agrégée desdites particules primaires de carbone de taille nanométrique pour surmonter les forces de van der Waals, par lesquelles forces lesdites particules primaires de carbone de taille nanométrique sont maintenues ensemble pour former ladite structure agrégée, dans lequel ledit procédé de broyage humide est exécuté avec des billes en guise de milieu de rupture, chacune des billes ayant un diamètre inférieur ou égal à 0,1 mm.For example, US patent 7300958B2 discloses a method for manufacturing an ultra-dispersion of nanometer-sized primary carbon particles, comprising: applying a wet milling process to an aggregated structure of said nanometer-sized primary carbon particles to overcome van der Waals forces, by which forces said nanometer-sized primary carbon particles are held together to form said aggregated structure, wherein said wet milling process is performed with beads as a breaking medium, each bead having a diameter less than or equal to 0.1 mm.

De plus, le brevet EP3096866A1 divulgue un procédé d'élimination du mercure, comprenant : l'injection de charbon actif dans des gaz de combustion générés par la combustion du charbon, dans lequel le charbon actif présente une distribution granulométrique d95 comprise entre 1 μm et 28 μm et un rapport d95/d50 compris entre 1,5 et 3, la distribution granulométrique d95 étant obtenue par broyage et séparation pneumatique.Furthermore, patent EP3096866A1 discloses a method for removing mercury, comprising: the injection of activated carbon into combustion gases generated by the combustion of coal, in which the activated carbon has a particle size distribution d95 of between 1 μm and 28 μm and a ratio d95/d50 of between 1.5 and 3, the particle size distribution d95 being obtained by pneumatic grinding and separation.

En outre, le brevet CN103975468A divulgue une particule composite comprenant : un ou plusieurs types de matériaux de carbone choisis dans le groupe consistant en (i) un matériau de carbone fibreux, (ii) un matériau de carbone à chaîne, et (iii) un matériau de carbone dans lequel le matériau de carbone fibreux et le matériau de carbone à chaîne sont liés entre eux ; avec un phosphate contenant du lithium ; et un procédé de fabrication de celle-ci.In addition, patent CN103975468A discloses a composite particle comprising: one or more types of carbon materials selected from the group consisting of (i) a fibrous carbon material, (ii) a chain carbon material, and (iii) a carbon material in which the fibrous carbon material and the chain carbon material are bonded together; with a lithium-containing phosphate; and a method for manufacturing it.

Toutefois, lesdits documents ne mentionnent en aucun cas les nitrures de carbone graphitiques.However, the aforementioned documents do not mention graphitic carbon nitrides at all.

Des compositions cosmétiques de maquillage sont utilisées afin de conférer à des substances kératineuses, comme la peau, et en particulier la peau du visage, un aspect de couleur souhaité. Le développement d'un nouveau procédé de fabrication de nitrures de carbone graphitiques en guise de matériaux écologiques qui absorbent les UV est nécessaire.Cosmetic makeup compositions are used to give keratinous substances, such as skin, and in particular facial skin, a desired color appearance. The development of a new manufacturing process for graphitic carbon nitrides as environmentally friendly, UV-absorbing materials is needed.

DIVULGATION DE L'INVENTIONDISCLOSURE OF THE INVENTION

L'objectif de la présente invention est de proposer un procédé pour réduire efficacement la taille de particule de nitrures de carbone graphitiques afin d'obtenir des nitrures de carbone graphitiques de taille submicrométrique.The objective of the present invention is to propose a process for efficiently reducing the particle size of graphitic carbon nitrides in order to obtain submicrometer-sized graphitic carbon nitrides.

Un autre objectif de la présente invention est de proposer des nitrures de carbone graphitiques avec une taille de particule réduite, qui peuvent présenter une propriété de protection contre les UV améliorée et un aspect transparent.Another objective of the present invention is to provide graphitic carbon nitrides with a reduced particle size, which may exhibit improved UV protection properties and a transparent appearance.

L'objectif ci-dessus de la présente invention peut être atteint par un procédé de préparation de particules de nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique, dans lequel le nitrure de carbone graphitique est soumis à un procédé de broyage ou de sonification.The above objective of the present invention can be achieved by a process for preparing submicrometer-sized graphitic carbon nitride particles, in which the graphitic carbon nitride is subjected to a grinding or sonication process.

L'étape de broyage peut être une étape de broyage humide.The grinding stage can be a wet grinding stage.

L'étape de broyage humide peut être une étape de broyage humide au jet ou une étape de broyage humide à billes.The wet grinding stage can be a wet jet grinding stage or a wet ball grinding stage.

La sonification peut être effectuée à l'aide d'un homogénéisateur.Sonification can be carried out using a homogenizer.

Le procédé peut comprendre l'étape de broyage ou de sonification des nitrures de carbone graphitiques deux fois ou plus.The process may include the step of grinding or sonicating the graphitic carbon nitrides two or more times.

Le procédé peut comprendre une étape supplémentaire de préparation des nitrures de carbone graphitiques en chauffant au moins un composé précurseur à 450 ℃ ou plus pendant au moins 1 minute, avant l'étape de broyage ou de sonification des nitrures de carbone graphitiques.The process may include an additional step of preparing the graphitic carbon nitrides by heating at least one precursor compound to 450 ℃ or more for at least 1 minute, before the step of grinding or sonicating the graphitic carbon nitrides.

Le chauffage peut être effectué en présence d'espèces contenant de l'oxygène, comme du O2(en particulier avec flux d'oxygène) et/ou de l'humidité.Heating can be carried out in the presence of species containing oxygen, such as O2 (especially with oxygen flux) and/or humidity.

La présente invention concerne en outre un nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique qui présente une distribution granulométrique en volume dans laquelle la taille de particule inférieure à 1 μm domine plus de 50 % d'un volume de particules totales.The present invention further relates to a submicrometer-sized graphitic carbon nitride which has a volume particle size distribution in which the particle size less than 1 μm dominates more than 50% of a total particle volume.

Une suspension de nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique à une concentration de 0,01 % en poids dans de l'eau peut présenter une turbidité de 300 NTU ou moins, de préférence de 200 NTU ou moins.A submicrometer-sized graphitic carbon nitride suspension at a concentration of 0.01 wt% in water may exhibit a turbidity of 300 NTU or less, preferably 200 NTU or less.

La présente invention concerne en outre une utilisation du nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique selon la présente invention comme ingrédient actif de peinture, comme pigment, comme charge, en particulier de plastiques, ou comme ingrédient actif cosmétique, et en particulier comme absorbeur d'UV.The present invention further relates to the use of submicrometer-sized graphitic carbon nitride according to the present invention as an active ingredient in paint, as a pigment, as a filler, in particular for plastics, or as a cosmetic active ingredient, and in particular as a UV absorber.

La présente invention concerne en outre une composition comprenant le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique selon la présente invention, et de l'eau et/ou au moins un milieu organique.The present invention further relates to a composition comprising submicrometer-sized graphitic carbon nitride according to the present invention, and water and/or at least one organic medium.

La présente invention concerne en outre une composition, de préférence une composition cosmétique pour substances kératineuses, comme la peau, en particulier une composition d'écran solaire, comprenant le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique selon la présente invention.The present invention further relates to a composition, preferably a cosmetic composition for keratinous substances, such as skin, in particular a sunscreen composition, comprising submicrometer-sized graphitic carbon nitride according to the present invention.

FIG. 1LaFIG. 1illustre la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé dans la suspension (A) et la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique dans la suspension selon l'exemple 1 (B), mesurée par diffusion dynamique de la lumière. FIG. 1 There FIG. 1 illustrates the particle size distribution of graphitic carbon nitride powder in the synthesized state in suspension (A) and the particle size distribution of graphitic carbon nitride powder in suspension according to example 1 (B), measured by dynamic light scattering.

FIG. 2LaFIG. 2illustre les spectres d'absorption UV-visible des suspensions avec 0,01 % en poids de poudre de nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé et de celles selon l'exemple 1 dans de l'eau/de l'isopropanol (1 % en poids d'isopropanol). FIG. 2 There FIG. 2 illustrates the UV-visible absorption spectra of suspensions with 0.01 wt% of graphitic carbon nitride powder in the synthesized state and those according to example 1 in water/isopropanol (1 wt% isopropanol).

FIG. 3LaFIG. 3illustre la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé dans la suspension (A), et la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique dans la suspension selon l'exemple 2 (B), mesurée par le procédé de diffraction/diffusion laser. FIG. 3 There FIG. 3 illustrates the particle size distribution of graphitic carbon nitride powder in the synthesized state in the suspension (A), and the particle size distribution of graphitic carbon nitride powder in the suspension according to example 2 (B), measured by the laser diffraction/scattering method.

FIG. 4LaFIG. 4illustre une image SEM du nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé (A) et une image ADF-STEM du nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 2 avec une taille de particule réduite (B). FIG. 4 There FIG. 4 illustrates an SEM image of graphitic carbon nitride in the synthesized state (A) and an ADF-STEM image of graphitic carbon nitride according to example 2 with a reduced particle size (B).

FIG. 5LaFIG. 5illustre un spectre d'absorption UV-Visible de la suspension du nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 2 dans de l'eau à une concentration de 0,1 % en poids par rapport à l'eau. FIG. 5 There FIG. 5 illustrates a UV-Visible absorption spectrum of the suspension of graphitic carbon nitride according to example 2 in water at a concentration of 0.1 wt% relative to water.

FIG. 6LaFIG. 6illustre la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé dans la suspension (A) et la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique dans la suspension selon l'exemple 3 (B), mesurée par diffusion dynamique de la lumière. FIG. 6 There FIG. 6 illustrates the particle size distribution of graphitic carbon nitride powder in the synthesized state in suspension (A) and the particle size distribution of graphitic carbon nitride powder in suspension according to example 3 (B), measured by dynamic light scattering.

FIG. 7LaFIG. 7illustre la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé dans la suspension (A) et la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique dans la suspension selon l'exemple 4 (B), mesurée par diffusion dynamique de la lumière. FIG. 7 There FIG. 7 illustrates the particle size distribution of graphitic carbon nitride powder in the synthesized state in suspension (A) and the particle size distribution of graphitic carbon nitride powder in suspension according to example 4 (B), measured by dynamic light scattering.

FIG. 8LaFIG. 8illustre le coefficient d'absorption de la suspension du nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 4 par rapport à la suspension du nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé, de TiO2(taille de particule primaire moyenne : 15 nm) et de ZnO (taille de particule moyenne : 200 nm max.) (A), et le coefficient de rétrodiffusion sur la plage de longueur d'onde UV-visible de la suspension du nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 4 par rapport à la suspension du nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé, de TiO2(taille de particule primaire moyenne : 15 nm) et de ZnO (taille de particule moyenne : 200 nm max.) (B). FIG. 8 There FIG. 8 illustrates the absorption coefficient of the graphitic carbon nitride suspension according to example 4 with respect to the synthesized state of graphitic carbon nitride suspension, TiO2 (average primary particle size: 15 nm) and ZnO (average particle size: 200 nm max.) (A), and the backscattering coefficient over the UV-visible wavelength range of the graphitic carbon nitride suspension according to example 4 with respect to the synthesized state of graphitic carbon nitride suspension, TiO2 (average primary particle size: 15 nm) and ZnO (average particle size: 200 nm max.) (B).

Après des recherches approfondies, les inventeurs ont étonnamment découvert que la taille de particule des nitrures de carbone graphitiques pouvait être réduite par un processus de broyage ou de sonification, et obtenu des nitrures de carbone graphitiques plus petits avec une propriété de protection contre les UV et une transparence améliorées, et ont ainsi réalisé l'invention.After extensive research, the inventors surprisingly discovered that the particle size of graphitic carbon nitrides could be reduced by a grinding or sonication process, and obtained smaller graphitic carbon nitrides with improved UV protection and transparency, and thus realized the invention.

Ainsi, la présente invention concerne principalement un procédé de préparation de nitrures de carbone graphitiques de taille submicrométrique, comprenant une étape de broyage ou de sonification des nitrures de carbone graphitiques.Thus, the present invention relates mainly to a process for preparing submicrometer-sized graphitic carbon nitrides, comprising a step of grinding or sonicating the graphitic carbon nitrides.

Les inventeurs de la présente invention ont étonnamment découvert que la fabrication de nitrures de carbone graphitiques de taille submicrométrique conférait aux nitrures de carbone graphitiques une propriété de protection contre les UV et une transparence améliorées.The inventors of the present invention have surprisingly discovered that the manufacture of submicrometer-sized graphitic carbon nitrides conferred upon the graphitic carbon nitrides improved UV protection and transparency.

Ainsi, le procédé selon la présente invention peut produire des nitrures de carbone graphitiques de taille submicrométrique avec une propriété de protection contre les UV et une transparence améliorées.Thus, the process according to the present invention can produce submicrometer-sized graphitic carbon nitrides with improved UV protection and transparency.

La présente invention sera décrite de manière détaillée ci-après.The present invention will be described in detail below.

[Procédé][Process]

La présente invention concerne un procédé de préparation de nitrures de carbone graphitiques de taille submicrométrique, comprenant une étape de broyage ou de sonification des nitrures de carbone graphitiques.The present invention relates to a process for preparing submicrometer-sized graphitic carbon nitrides, comprising a step of grinding or sonicating the graphitic carbon nitrides.

Le terme « graphitique » dans l'expression « nitrure de carbone graphitique » signifie ici que le nitrure de carbone présente une structure semblable à celle d'une feuille de graphite. Ainsi, le nitrure de carbone graphitique de la présente invention peut avoir une structure stratifiée ou feuilletée. Le nitrure de carbone graphitique est généralement solide à température ambiante et sous forme de poudre.The term "graphitic" in the expression "graphitic carbon nitride" here means that the carbon nitride has a structure similar to that of a sheet of graphite. Thus, the graphitic carbon nitride of the present invention may have a layered or laminated structure. Graphitic carbon nitride is generally solid at room temperature and in powder form.

L'expression « taille submicrométrique » peut signifier ici que les particules ont une taille inférieure à 1 μm. Ainsi, le procédé selon la présente invention peut produire une concentration accrue de particules de nitrure de carbone graphitique ayant une taille de particule inférieure à 1 μm dans la suspension. Dans le présent mémoire de brevet, la taille de particule dans la suspension peut être mesurée, par exemple, à l'aide de la diffusion dynamique de la lumière (DLS ; Nanotrac Wave EX, MicrotracBEL Corp.) ou du procédé de diffraction/diffusion laser (LS 13 320 XR, Beckman Coulter Inc.).The term "submicrometer size" can be used here to mean that the particles are smaller than 1 μm. Thus, the process according to the present invention can produce an increased concentration of graphitic carbon nitride particles with a particle size of less than 1 μm in the suspension. In this patent application, the particle size in the suspension can be measured, for example, using dynamic light scattering (DLS; Nanotrac Wave EX, MicrotracBEL Corp.) or the laser diffraction/scattering method (LS 13 320 XR, Beckman Coulter Inc.).

Les nitrures de carbone de taille submicrométrique de la présente invention peuvent présenter une distribution granulométrique en volume dans laquelle la taille de particule inférieure à 1 μm domine plus de 50 %, de préférence plus de 60 %, d'un volume de particules totales. De plus, dans un mode de réalisation, les nitrures de carbone de taille submicrométrique de la présente invention peuvent avoir une taille de particule moyenne supérieure à 0,01 μm, de préférence de 0,05 μm. Dans un autre mode de réalisation, les nitrures de carbone de taille submicrométrique de la présente invention peuvent avoir une taille de particule moyenne supérieure à 0,1 μm.The submicrometer-sized carbon nitrides of the present invention may have a volume particle size distribution in which particles smaller than 1 μm dominate by more than 50%, preferably more than 60%, of the total particle volume. Furthermore, in one embodiment, the submicrometer-sized carbon nitrides of the present invention may have an average particle size greater than 0.01 μm, preferably 0.05 μm. In another embodiment, the submicrometer-sized carbon nitrides of the present invention may have an average particle size greater than 0.1 μm.

L'expression « taille de particule moyenne » utilisée ici peut représenter un diamètre moyen en taille moyenne en volume qui est donné par la distribution granulométrique statistique à la moitié de la population, désigné par d50. Le diamètre moyen en taille moyenne en volume et la distribution en taille en volume des nitrures de carbone de taille submicrométrique peuvent être mesurés, par exemple, par un analyseur de distribution de taille de particule à diffusion dynamique de la lumière.The expression "average particle size" used here can represent an average diameter in volume-average size which is given by the statistical particle size distribution at half the population, designated by d50. The average diameter in volume-average size and the volume-size distribution of submicrometer-sized carbon nitrides can be measured, for example, by a dynamic light scattering particle size distribution analyzer.

Le nitrure de carbone graphitique sera décrit de manière plus détaillée au point « nitrure de carbone graphitique » plus loin.Graphitic carbon nitride will be described in more detail in the section "graphitic carbon nitride" later.

Le procédé selon la présente invention comprend au moins une étape de broyage ou de sonification de nitrures de carbone graphitiques. Ainsi, le procédé selon la présente invention comprend au moins une étape à laquelle les nitrures de carbone graphitiques sont soumis à une étape de broyage ou de sonification afin de produire les particules de nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique.The process according to the present invention comprises at least one step of grinding or sonicating graphitic carbon nitrides. Thus, the process according to the present invention comprises at least one step in which the graphitic carbon nitrides are subjected to a grinding or sonication step in order to produce submicrometer-sized graphitic carbon nitride particles.

Pour le broyage des nitrures de carbone graphitiques, il est possible d'utiliser tous les procédés, y compris les procédés sans milieu, comme le broyage humide au jet, un mélangeur Spin à film mince et un mélangeur à flux laminaire à grande vitesse, et des procédés à milieu, comme le broyage à billes humide ou à sec.For the grinding of graphitic carbon nitrides, it is possible to use all processes, including media-free processes such as wet jet milling, thin film spin mixer and high-speed laminar flow mixer, and media-based processes such as wet or dry ball milling.

En guise de procédé de broyage, on peut notamment citer les procédés de broyage humide et les procédés de broyage à sec. En guise de procédés de broyage humide, on peut notamment citer les procédés de broyage humide au jet et les procédés de broyage humide à billes.Examples of grinding processes include wet grinding and dry grinding. Examples of wet grinding processes include wet jet grinding and wet ball grinding.

Les milieux utilisés dans le procédé selon la présente invention peuvent inclure de l'eau et/ou des solvants organiques. Les solvants organiques peuvent être hydrophiles ou hydrophobes. Les exemples de solvants organiques incluent les alcools linéaires ou ramifiés, comme l'éthanol, le propanol, le butanol, l'isopropanol et l'isobutanol.The media used in the process according to the present invention may include water and/or organic solvents. The organic solvents may be hydrophilic or hydrophobic. Examples of organic solvents include linear or branched alcohols, such as ethanol, propanol, butanol, isopropanol, and isobutanol.

Les procédés de broyage humide au jet sont généralement classés en deux procédés : un procédé consiste à percuter la suspension incluant les matériaux à broyer ; un autre procédé consiste à faire passer la suspension à travers la buse qui présente un espace étroit afin de provoquer des turbulences.Wet jet grinding processes are generally classified into two processes: one process involves impacting the suspension including the materials to be ground; another process involves passing the suspension through the nozzle which has a narrow space in order to cause turbulence.

Avec les procédés de broyage humide au jet, les suspensions de nitrures de carbone graphitiques sont évacuées sous haute pression. Le procédé d'application de la pression n'est pas particulièrement limité. La pression appliquée à la suspension peut être comprise entre 50 MPa et 300 MPa et le nombre de passages par la buse peut être compris entre 1 fois et 400 fois.With wet jet milling processes, graphitic carbon nitride suspensions are discharged under high pressure. The pressure application method is not particularly limited. The pressure applied to the suspension can range from 50 MPa to 300 MPa, and the number of passes through the nozzle can range from 1 to 400.

Pour les procédés de broyage humide à billes, la vitesse périphérique peut aller de 6 m/s à 18 m/s, de préférence de 10 m/s à 14 m/s, en tenant compte de la production pratique. Les matériaux constitutifs des billes ne sont pas limités, mais par exemple, on peut citer les oxydes métalliques, comme le SiO2, le verre , le ZrO2et le ZrO2stabilisé au Y2O3; les nitrures métalliques, comme le Si3N4; les carbures métalliques tels que le WC ; et les métaux et alliages métalliques tels que l'acier. La taille de diamètre des billes peut aller de 0,01 mm à 2 mm, de préférence de 0,05 mm à 1 mm, en tenant compte de la production pratique. L'appareil de broyage inclut n'importe quel type parmi les appareils applicables aux billes qui présentent le diamètre susmentionné, comme un appareil de type annulaire et en forme de disque, et leurs dérivés, et ne se limite pas à l'appareil spécifié.For wet ball milling processes, the peripheral speed can range from 6 m/s to 18 m/s, preferably from 10 m/s to 14 m/s, taking into account practical production requirements. The materials used for the balls are not limited, but examples include metal oxides such as SiO₂ , glass, ZrO₂ , and Y₂O₃- stabilized ZrO₂ ; metal nitrides such as Si₃N₄ ; metal carbides such as WC ; and metals and metal alloys such as steel. The ball diameter can range from 0.01 mm to 2 mm, preferably from 0.05 mm to 1 mm, again taking into account practical production requirements. The grinding apparatus includes any type of apparatus applicable to balls having the aforementioned diameter, such as an annular and disc-shaped apparatus, and their derivatives, and is not limited to the apparatus specified.

En guise de procédés de broyage à sec, on peut citer les procédés de broyage à sec au jet qui présentent une forte énergie, comme les procédés de broyage à jet de vapeur.Examples of dry grinding processes include high-energy dry jet grinding processes, such as steam jet grinding processes.

N'importe quels dispositifs d'irradiation ou de sonification peuvent être utilisés pour le procédé de sonification. Dans un mode de réalisation, la sonification est effectuée avec un homogénéisateur. La puissance de la sonification n'est pas particulièrement limitée, mais peut être comprise entre 5 et 5 000 W, de préférence entre 10 et 1 000 W. La durée de sonification n'est pas particulièrement limitée, mais peut aller jusqu'à 200 heures. La température de sonification n'est pas particulièrement limitée et la sonification est généralement effectuée à une température allant de 25 ℃ à 80 ℃.Any irradiation or sonication device can be used for the sonication process. In one embodiment, sonication is performed with a homogenizer. The sonication power is not particularly limited but can range from 5 to 5,000 W, preferably from 10 to 1,000 W. The sonication time is not particularly limited but can be up to 200 hours. The sonication temperature is not particularly limited, and sonication is generally carried out at a temperature ranging from 25°C to 80°C.

Le procédé selon la présente invention peut comprendre l'étape de broyage ou de sonification des nitrures de carbone graphitiques une fois ou deux, ou plus.The process according to the present invention may include the step of grinding or sonicating the graphitic carbon nitrides once or twice, or more.

Par exemple, pour le broyage à billes, les procédés peuvent inclure une ou plusieurs étape(s), tandis que le broyage à billes en plusieurs étapes, comme le broyage en deux étapes, peut produire efficacement du nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique. En guise de broyage en deux étapes, on peut citer par exemple le broyage à l'aide de billes d'un diamètre dans une plage de 0,3 à 2 mm, comme de 0,3 mm ou 0,5 mm, pour la première étape, puis le broyage à l'aide de billes d'un diamètre inférieur à 0,3 mm, comme de 0,1 mm, pour la seconde étape.For example, in ball milling, processes can include one or more steps, while multi-step ball milling, such as two-step milling, can efficiently produce submicrometer-sized graphitic carbon nitride. Examples of two-step milling include milling with balls ranging from 0.3 to 2 mm in diameter, such as 0.3 mm or 0.5 mm, in the first step, followed by milling with balls smaller than 0.3 mm in diameter, such as 0.1 mm, in the second step.

Dans un mode de réalisation de la présente invention, le procédé selon la présente invention peut inclure une étape supplémentaire de préparation de nitrures de carbone graphitiques à broyer ou sonifier, en guise de matière première pour le procédé, avant l'étape de broyage ou de sonification de nitrures de carbone graphitiques. La préparation des nitrures de carbone graphitiques peut être synthétisée en chauffant au moins un composé précurseur.In one embodiment of the present invention, the process according to the present invention may include an additional step of preparing graphitic carbon nitrides for grinding or sonication, as a raw material for the process, prior to the grinding or sonication step of the graphitic carbon nitrides. The preparation of the graphitic carbon nitrides may be synthesized by heating at least one precursor compound.

Ainsi, le procédé selon la présente invention peut être un procédé de préparation des nitrures de carbone graphitiques de taille submicrométrique, comprenant :Thus, the process according to the present invention can be a process for preparing submicrometer-sized graphitic carbon nitrides, comprising:

i) la préparation des nitrures de carbone graphitiques en chauffant au moins un composé précurseur à 450 ℃ ou plus pendant au moins 1 minute ; et(i) the preparation of graphitic carbon nitrides by heating at least one precursor compound to 450°C or more for at least 1 minute; and

ii) le broyage ou la sonification des nitrures de carbone graphitiques afin de produire les nitrures de carbone graphitiques de taille submicrométrique.ii) the grinding or sonication of graphitic carbon nitrides in order to produce submicrometer-sized graphitic carbon nitrides.

Dans la préparation des nitrures de carbone graphitiques à l'état synthétisé, un composé précurseur peut être utilisé, ou deux composés précurseurs ou plus peuvent être utilisés en combinaison.In the preparation of graphitic carbon nitrides in the synthesized state, one precursor compound may be used, or two or more precursor compounds may be used in combination.

Le composé précurseur peut être choisi parmi les précurseurs connus de la personne du métier, par exemple, l'urée, la thiourée, la mélamine, la guanidine, l'arginine, le cyanamide, le dicyandiamide et un de leurs sels, et leurs combinaisons(Chem. Rev.2016, 116, 7159–7329, Ong, W.J. ; Tan, L.L. ; Ng, Y.H. ; Yong, S.T. ; Chai, S.P.,Catalysts2019, 9(10), 805, Seong Jun Mun et Soo-Jin Park ; https://doi.org/10,3390/catal9100805). De préférence, le composé précurseur est choisi parmi l'urée, la mélamine, la guanidine, l'arginine et un de leurs sels, et leurs combinaisons.The precursor compound may be chosen from precursors known to the person skilled in the art, for example, urea, thiourea, melamine, guanidine, arginine, cyanamide, dicyandiamide and one of their salts, and combinations thereof (Chem. Rev. 2016, 116, 7159–7329, Ong, WJ; Tan, LL; Ng, YH; Yong, ST; Chai, SP, Catalysts 2019, 9(10), 805, Seong Jun Mun and Soo-Jin Park; https://doi.org/10,3390/catal9100805). Preferably, the precursor compound is chosen from urea, melamine, guanidine, arginine and one of their salts, and combinations thereof.

Le sel du composé précurseur n'est pas particulièrement limité, mais on peut mentionner les sels avec des acides inorganiques, comme l'acide carbonique et le HalH, dans lequel le Hal représente un atome d'halogène tel que du chlorure (acide chlorhydrique).The salt of the precursor compound is not particularly limited, but we can mention salts with inorganic acids, such as carbonic acid and HalH, in which Hal represents a halogen atom such as chloride (hydrochloric acid).

Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, un seul composé précurseur est utilisé pour la préparation du nitrure de carbone graphitique.In a preferred embodiment of the present invention, a single precursor compound is used for the preparation of graphitic carbon nitride.

La température de chauffage de l'au moins un composé précurseur est d'au moins 450 ℃. De préférence, le chauffage est effectué à 500 C ou plus, et plus préférentiellement à 525 C ou plus.The heating temperature of at least one precursor compound is at least 450 ℃. Preferably, heating is carried out at 500 C or more, and more preferably at 525 C or more.

La durée de chauffage de l'au moins un composé précurseur est d'au moins 1 minute. De préférence, la durée de chauffage est d'au moins 10 minutes, plus préférentiellement d'au moins 20 minutes, et/ou de 30 heures au maximum, et plus préférentiellement de 25 heures au maximum.The heating time of at least one precursor compound is at least 1 minute. Preferably, the heating time is at least 10 minutes, more preferably at least 20 minutes, and/or a maximum of 30 hours, and more preferably a maximum of 25 hours.

Le chauffage du composé précurseur peut être effectué dans l'air, dans un gaz noble, comme de l'argon ou de l'hélium, ou dans un gaz inerte, comme de l'azote. Dans les modes de réalisation préférés de la présente invention, le chauffage du composé précurseur est effectué dans l'air ou dans de l'argon.The heating of the precursor compound can be carried out in air, in a noble gas such as argon or helium, or in an inert gas such as nitrogen. In preferred embodiments of the present invention, the heating of the precursor compound is carried out in air or in argon.

Dans un mode de réalisation préféré, le processus de chauffage peut être effectué en présence d'espèces contenant de l'oxygène, comme du O2, de l'humidité, du O3, du O atomique et/ou de l'oxygène ionique, en tant qu'agent oxydant. Sans vouloir se limiter à la théorie, on estime que du nitrure de carbone graphitique plus poreux peut être obtenu lorsque le chauffage est effectué en présence d'espèces contenant de l'oxygène. Dans le mode de réalisation préféré, le chauffage est effectué dans l'air, ou dans un gaz noble ou un gaz inerte, incluant des espèces contenant de l'oxygène.In a preferred embodiment, the heating process can be carried out in the presence of oxygen-containing species, such as O₂ , moisture, O₃ , atomic O₂, and/or ionic oxygen, as an oxidizing agent. Without being limited to theory, it is estimated that more porous graphitic carbon nitride can be obtained when heating is carried out in the presence of oxygen-containing species. In the preferred embodiment, the heating is carried out in air, or in a noble gas or an inert gas, including oxygen-containing species.

Dans un mode de réalisation préféré, en plus de l'oxygène dans l'air, le processus de chauffage est effectué en présence d'espèces contenant de l'oxygène, comme du O2, de l'humidité, de l'ozone O3, du O atomique et/ou de l'oxygène ionique, en tant qu'agent oxydant.In a preferred embodiment, in addition to oxygen in the air, the heating process is carried out in the presence of oxygen-containing species, such as O2 , moisture, ozone O3 , atomic O and/or ionic oxygen, as an oxidizing agent.

Dans un mode de réalisation préféré, le processus de chauffage est effectué en présence d'espèces contenant du O2, en particulier un flux d'oxygène et/ou de l'humidité. Le terme « flux d'oxygène » peut signifier un courant d'oxygène dans le présent mémoire de brevet.In a preferred embodiment, the heating process is carried out in the presence of O2- containing species, in particular an oxygen flow and/or moisture. The term "oxygen flow" may mean an oxygen stream in this patent specification.

De préférence, l'agent oxydant utilisé pendant l'étape de chauffage est sous forme gazeuse.Preferably, the oxidizing agent used during the heating step is in gaseous form.

Selon un mode de réalisation, la source d'oxygène n'est ni du sel de permanganate, ni du peroxyde d'hydrogène.According to one embodiment, the oxygen source is neither permanganate salt nor hydrogen peroxide.

Dans un mode de réalisation de la présente invention, le processus de chauffage inclut au moins deux étapes de chauffage à des températures identiques ou différentes. En d'autres termes, le processus de chauffage peut inclure une étape de post-chauffage. Ainsi, dans un mode de réalisation, le processus de chauffage peut comprendre une première étape de chauffage de l'au moins un composé précurseur à 450 °C ou plus pendant au moins 1 minute, puis une seconde étape de chauffage de l'au moins un composé précurseur à 450 °C ou plus pendant au moins 1 minute. La température pour la première étape de chauffage et la température pour la seconde étape de chauffage peuvent être identiques ou différentes, mais, en général, la température pour la seconde étape de chauffage est égale ou supérieure à la température pour la première étape de chauffage. La température et la durée de la première et de la seconde étapes de chauffage sont identiques à celles expliquées ci-dessus.In one embodiment of the present invention, the heating process includes at least two heating steps at the same or different temperatures. In other words, the heating process may include a post-heating step. Thus, in one embodiment, the heating process may comprise a first heating step of at least one precursor compound to 450 °C or higher for at least 1 minute, followed by a second heating step of at least one precursor compound to 450 °C or higher for at least 1 minute. The temperature for the first heating step and the temperature for the second heating step may be the same or different, but, in general, the temperature for the second heating step is equal to or higher than the temperature for the first heating step. The temperature and duration of the first and second heating steps are identical to those described above.

Dans un mode de réalisation de la présente invention, une étape de refroidissement est présente entre les étapes de chauffage. Ainsi, dans un mode de réalisation, l'étape de refroidissement est incluse entre la première étape de chauffage et la seconde étape de chauffage. La température pour l'étape de refroidissement n'est pas particulièrement limitée, mais, par exemple, la température est ramenée à la température ambiante (environ 25 ℃). La durée de l'étape de refroidissement n'est pas particulièrement limitée, mais est par exemple d'environ 1 minute à 24 heures.In one embodiment of the present invention, a cooling step is included between the heating steps. Thus, in one embodiment, the cooling step is located between the first and second heating steps. The temperature for the cooling step is not specifically limited, but, for example, is reduced to ambient temperature (approximately 25°C). The duration of the cooling step is also not specifically limited, but is, for example, from approximately 1 minute to 24 hours.

Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, le procédé selon la présente invention peut comprendre au moins un processus de pré-broyage avant l'étape de broyage ou de sonification du nitrure de carbone graphitique. Les processus de pré-broyage peuvent inclure non seulement des processus de broyage humide, mais aussi des processus de broyage à sec qui utilisent un broyage à sec à billes, un broyage à billes sèches et un broyage à sec au jet.In another embodiment of the present invention, the process according to the present invention may include at least one pre-grinding process prior to the grinding or sonication step of the graphitic carbon nitride. The pre-grinding processes may include not only wet grinding processes, but also dry grinding processes using dry ball milling, dry ball milling, and dry jet milling.

Dans le cas où la suspension des nitrures de carbone graphitiques de taille submicrométrique est obtenue par le procédé selon la présente invention, le procédé peut comprendre une étape supplémentaire de séchage de la suspension afin d'obtenir des nitrures de carbone graphitiques séchés de taille submicrométrique. Les procédés de séchage ne sont pas particulièrement limités et peuvent inclure une lyophilisation, un séchage par pulvérisation et un séchage de boues en lit fluidisé. Les particules séchées de taille submicrométrique peuvent être remises en suspension dans des liquides.In cases where a suspension of submicrometer-sized graphitic carbon nitrides is obtained by the process according to the present invention, the process may include an additional step of drying the suspension to obtain dried submicrometer-sized graphitic carbon nitrides. The drying methods are not particularly limited and may include freeze-drying, spray drying, and fluidized bed sludge drying. The dried submicrometer-sized particles can be resuspended in liquids.

[Nitrure de carbone graphitique][Graphitic carbon nitride]

La présente invention concerne en outre la particule de nitrure de carbone graphitique, en particulier la particule de nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique. La particule de nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique peut être préparée par le procédé selon la présente invention expliqué ci-dessus.The present invention further relates to the graphitic carbon nitride particle, in particular the submicrometer-sized graphitic carbon nitride particle. The submicrometer-sized graphitic carbon nitride particle can be prepared by the process according to the present invention explained above.

L'expression « taille submicrométrique » peut signifier ici que les particules ont une taille de particule moyenne inférieure à 1 μm. Ainsi, le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique selon la présente invention a une taille de particule moyenne inférieure à 1 μm. Dans le présent mémoire de brevet, la taille de particule peut être mesurée, par exemple, à l'aide de la diffusion dynamique de la lumière (DLS ; Nanotrac Wave EX, MicrotracBEL Corp.) ou du procédé de diffraction/diffusion laser (LS 13 320 XR, Beckman Coulter Inc.).The term "submicrometer size" can be used here to mean that the particles have an average particle size of less than 1 μm. Thus, the submicrometer-sized graphitic carbon nitride according to the present invention has an average particle size of less than 1 μm. In this patent application, the particle size can be measured, for example, using dynamic light scattering (DLS; Nanotrac Wave EX, MicrotracBEL Corp.) or the laser diffraction/scattering method (LS 13 320 XR, Beckman Coulter Inc.).

Le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique de la présente invention peut comprendre au moins un motif heptazine dans la structure. Dans le présent mémoire de brevet, on entend par « motif heptazine » un cycle hétéro-fusionné constitué de trois cycles hétéro constitués d'atomes de C et d'atomes de N, représentés par C6N7. Ainsi, le nitrure de carbone graphitique de la présente invention peut avoir une structure monocouche à base d'heptazine. Le nitrure de carbone graphitique de la présente invention peut comprendre au moins un motif heptazine, au moins un motif triazine et une combinaison de ceux-ci. La présence du motif heptazine peut être déterminée par analyse par diffraction des rayons X (XRD), spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) et spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN).The submicrometer-sized graphitic carbon nitride of the present invention may include at least one heptazine motif in its structure. In this patent application, the term "heptazine motif" means a heterofused ring consisting of three hetero-rings composed of carbon and nitrogen atoms, represented by C6N7 . Thus, the graphitic carbon nitride of the present invention may have a heptazine-based monolayer structure. The graphitic carbon nitride of the present invention may include at least one heptazine motif, at least one triazine motif, and combinations thereof. The presence of the heptazine motif can be determined by X-ray diffraction (XRD) analysis, Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy.

Le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique de la présente invention peut avoir une structure poreuse. Plus spécifiquement, le nitrure de carbone graphitique de la présente invention peut avoir une structure nanoporeuse. Les pores peuvent exister sur la couche du nitrure de carbone graphitique entre les motifs heptazine et les motifs triazine.The submicrometer-sized graphitic carbon nitride of the present invention can have a porous structure. More specifically, the graphitic carbon nitride of the present invention can have a nanoporous structure. The pores can exist on the layer of the graphitic carbon nitride between the heptazine and triazine motifs.

Le motif heptazine est de préférence représenté par la formule (I), ses sels et ses solvates tels que les hydrates :
(I)
The heptazine motif is preferably represented by formula (I), its salts and its solvates such as hydrates:
(I)

Formule (I) dans laquelle R1, R2, et R3, identiques ou différents, représentent :

  1. un atome d'hydrogène,
  2. un atome d'halogène,
  3. un groupe contenant de l'oxygène, comme un groupe carboxy, nitro ou nitroso,
  4. une chaîne hydrocarbonée saturée ou insaturée, acyclique linéaire ou ramifiée et/ou cyclique, aromatique ou non aromatique, contenant de 1 à 10 carbones, ladite chaîne hydrocarbonée étant potentiellement interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes tels que O, S, N ou N(O) ;
  5. un hydroxy,
  6. un amino R4R5N-, dans lequel R4et R5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle (C1-C6) ou un autre groupe heptazine monovalent, de préférence un groupe heptazine monovalent (II)dans lequel R1et R2sont tels que définis ici précédemment ;
  7. R4R5N(O)-, dans lequel R4et R5, identiques ou différents, sont tels que définis ici précédemment ; et
  8. R4-N(O)- ou ; dans lequel R4est tel que défini ici précédemment.
Formula (I) in which R1 , R2 , and R3 , identical or different, represent:
  1. a hydrogen atom,
  2. a halogen atom,
  3. an oxygen-containing group, such as a carboxy, nitro or nitroso group,
  4. a saturated or unsaturated, linear or branched acyclic hydrocarbon chain and/or cyclic, aromatic or non-aromatic, containing from 1 to 10 carbons, said hydrocarbon chain being potentially interrupted by one or more heteroatoms such as O, S, N or N(O);
  5. a hydroxy,
  6. an amino R4 R5 N-, in which R4 and R5 , identical or different, represent a hydrogen atom, an alkyl group ( C1 - C6 ) or another monovalent heptazine group, preferably a monovalent heptazine (II) group in which R1 and R2 are as defined here previously;
  7. R4 R5 N(O)-, in which R4 and R5 , whether identical or different, are as defined here previously; and
  8. R 4 -N(O)- or ; in which R 4 is such as defined here previously.

étant entendu que :it being understood that:

- au moins un du radical R1, R2ou R3représente v) un groupe hydroxy, plus préférentiellement R1 représente v) un groupe hydroxy et R2et R3, identiques ou différents, de préférence identiques, représentent iii) un groupe nitroso choisi parmi vi) à viii), plus préférentiellement viii), et- at least one of the radical R1 , R2 or R3 represents v) a hydroxy group, more preferably R1 represents v) a hydroxy group and R2 and R3 , identical or different, preferably identical, represent iii) a nitroso group chosen from vi) to viii), more preferably viii), and

- un ou plusieurs azotes dans les cycles peu(ven)t être oxydé(s) (N-oxyde ou N-OH).- one or more nitrogens in the rings can be oxidized (N-oxide or N-OH).

L'halogène ii) peut être choisi parmi du Cl et du Br.Halogen ii) can be chosen from Cl and Br.

La chaîne hydrocarbonée iv) peut être une chaîne hydrocarbonée saturée ou insaturée, de préférence saturée, acyclique linéaire ou ramifiée, de préférence acyclique linéaire. La chaîne hydrocarbonée iv) peut contenir de 1 à 6, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone. Ainsi, la chaîne hydrocarbonée iv) peut être une chaîne hydrocarbonée linéaire saturée et acyclique contenant de 1 à 6, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone, qui peut être interrompue par un ou plusieurs hétéroatome(s) tels que du O, S, N ou N(O).The hydrocarbon chain iv) may be a saturated or unsaturated hydrocarbon chain, preferably saturated, linear acyclic or branched, preferably linear acyclic. The hydrocarbon chain iv) may contain from 1 to 6, preferably from 1 to 4, carbon atoms. Thus, the hydrocarbon chain iv) may be a saturated, linear, acyclic hydrocarbon chain containing from 1 to 6, preferably from 1 to 4, carbon atoms, which may be interrupted by one or more heteroatoms such as O, S, N, or N(O).

Le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique peut être mis en suspension dans de l'eau et dans des milieux organiques, comme des huiles polaires, y compris du sébacate diisopropylique. Sans vouloir se limiter à la théorie, on estime que la raison pour laquelle le nitrure de carbone graphitique de la présente invention peut être dispersible à la fois dans de l'eau et dans des huiles est que le nitrure de carbone graphitique inclut une quantité relativement importante de groupes fonctionnels produits par une discrétisation et/ou une fissuration au sein de la structure, en particulier des motifs d'heptazine, qui peut contribuer à un changement de polarité de surface, comme le caractère hydrophile et l'hydrophobicité de la surface du nitrure de carbone graphitique. On estime en outre que la quantité des groupes fonctionnels est augmentée en réduisant la taille du nitrure de carbone graphitique, car cela peut provoquer une discrétisation et/ou une fissuration au sein de la structure du nitrure de carbone graphitique.Submicrometer-sized graphitic carbon nitride can be suspended in water and in organic media, such as polar oils, including diisopropyl sebacate. Without being limited to theory, it is estimated that the reason why the graphitic carbon nitride of the present invention can be dispersible in both water and oils is that it contains a relatively large number of functional groups produced by discretization and/or fission within its structure, particularly heptazine motifs, which can contribute to a change in surface polarity, such as the hydrophilic and hydrophobic nature of the graphitic carbon nitride surface. It is further estimated that the quantity of functional groups is increased by reducing the size of the graphitic carbon nitride, as this can induce discretization and/or fission within its structure.

Le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique de la présente invention peut présenter une propriété d'absorption des UV améliorée. De préférence, le nitrure de carbone graphitique présente l'effet d'absorption face aux deux régions UV-B et UV-A. Les rayons UV-B désignent ici les rayons UV qui présentent une longueur d'onde comprise entre 280 et 320 nm. Les rayons UV-A désignent ici les rayons UV qui présentent une longueur d'onde comprise entre 320 et 400 nm. Une courbe d'absorption sur une plage de lumière ultraviolette et de lumière visible peut être mesurée, par exemple, par spectroscopie d'absorption ultraviolet-visible (UV-Vis) et spectroscopie par réflectance diffuse.The submicrometer-sized graphitic carbon nitride of the present invention exhibits improved UV absorption properties. Preferably, the graphitic carbon nitride exhibits absorption in both the UV-B and UV-A regions. UV-B rays here refer to UV rays with wavelengths between 280 and 320 nm. UV-A rays here refer to UV rays with wavelengths between 320 and 400 nm. An absorption curve over a range of ultraviolet and visible light can be measured, for example, by ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption spectroscopy and diffuse reflectance spectroscopy.

Les inventeurs de la présente invention ont étonnamment découvert que la transformation des nitrures de carbone graphitiques en particules de taille submicrométrique pouvait améliorer la propriété d'absorption des UV de la suspension en raison de l'amélioration de la dispersibilité. En outre, les inventeurs de la présente invention ont étonnamment découvert que la transformation des nitrures de carbone graphitiques en particules de taille submicrométrique pouvait éliminer l'opacité due à la présence de particules de grande taille des nitrures de carbone graphitiques.The inventors of the present invention have made a surprising discovery: transforming graphitic carbon nitrides into submicrometer-sized particles can improve the UV absorption properties of the suspension due to increased dispersibility. Furthermore, the inventors of the present invention have made a surprising discovery: transforming graphitic carbon nitrides into submicrometer-sized particles can eliminate the opacity caused by the presence of larger particles in the graphitic carbon nitrides.

Ainsi, la suspension du nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique de la présente invention présente une faible turbidité. Par exemple, les suspensions à une concentration de 0,01 % en poids dans de l'eau peuvent présenter une turbidité de 300 NTU ou moins, de préférence de 200 NTU ou moins ; les suspensions à une concentration de 0,005 % en poids dans de l'eau peuvent présenter une turbidité de 200 NTU ou moins, de préférence de 150 NTU ou moins ; et les suspensions à une concentration de 0,001 % en poids dans de l'eau peuvent présenter une turbidité de 50 NTU ou moins, de préférence de 30 NTU ou moins, respectivement. La turbidité peut être mesurée, par exemple, à l'aide d'un turbidimètre portable 2100Q (HACH).Thus, the submicrometer-sized graphitic carbon nitride suspension of the present invention exhibits low turbidity. For example, suspensions at a concentration of 0.01 wt% in water may exhibit a turbidity of 300 NTU or less, preferably 200 NTU or less; suspensions at a concentration of 0.005 wt% in water may exhibit a turbidity of 200 NTU or less, preferably 150 NTU or less; and suspensions at a concentration of 0.001 wt% in water may exhibit a turbidity of 50 NTU or less, preferably 30 NTU or less, respectively. The turbidity can be measured, for example, using a portable 2100Q turbidimeter (HACH).

[Utilisation][Use]

La présente invention peut concerner une utilisation du nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique de la présente invention en guise d'absorbeur d'UV, en particulier d'absorbeur d'UV-A et/ou B, afin de protéger les produits contre les dommages provoqués par les rayons UV. Par exemple, l'absorbeur d'UV de la présente invention peut être utilisé dans des peintures, des revêtements et des cosmétiques.The present invention relates to the use of submicrometer-sized graphitic carbon nitride as a UV absorber, particularly a UV-A and/or UV-B absorber, to protect products from UV damage. For example, the UV absorber of the present invention can be used in paints, coatings, and cosmetics.

Étant donné que le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique de la présente invention peut présenter une propriété de protection contre les UV améliorée, l'utilisation de la présente invention peut offrir un effet de protection amélioré avec les produits à utiliser. En outre, étant donné que le nitrure de carbone graphitique de la présente invention peut présenter un aspect transparent dans les liquides, il peut être utilisé dans un grand nombre d'applications.Since the submicrometer-sized graphitic carbon nitride of the present invention exhibits enhanced UV protection, its use can provide improved protection with the products used. Furthermore, because the graphitic carbon nitride of the present invention is transparent in liquids, it can be used in a wide variety of applications.

[Composition][Composition]

La présente invention concerne en outre une composition incluant le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique de la présente invention. De préférence, la composition selon la présente invention est une composition cosmétique, et en particulier une composition cosmétique destinée à une substance kératineuse telle que la peau. Dans un mode de réalisation préféré, la composition selon la présente invention est une composition d'écran solaire.The present invention further relates to a composition comprising the submicrometer-sized graphitic carbon nitride of the present invention. Preferably, the composition according to the present invention is a cosmetic composition, and in particular a cosmetic composition intended for a keratinous substance such as skin. In a preferred embodiment, the composition according to the present invention is a sunscreen composition.

En outre, la composition selon la présente invention peut être utilisée comme ingrédient actif de peinture, comme pigment, comme charge de plastiques, comme ingrédient actif cosmétique et/ou comme écran solaire, tel qu'un absorbeur d'UVA et/ou B.Furthermore, the composition according to the present invention can be used as an active ingredient in paint, as a pigment, as a filler in plastics, as a cosmetic active ingredient and/or as a sunscreen, such as a UVA and/or UVB absorber.

La composition selon la présente invention ne comprend de préférence pas de TiO2ou de ZnO. Dans un autre mode de réalisation, la composition selon la présente invention comprend du TiO2et/ou du ZnO en une quantité de 5 % en poids ou moins, plus préférentiellement de 1 % en poids ou moins, par rapport au poids total de la composition. Le nitrure de carbone graphitique de la présente invention peut être utilisé dans la composition à la place du TiO2et du ZnO, qui sont connus en tant que filtres UV inorganiques traditionnels.The composition according to the present invention preferably does not comprise TiO₂ or ZnO. In another embodiment, the composition according to the present invention comprises TiO₂ and/or ZnO in an amount of 5% by weight or less, more preferably 1% by weight or less, relative to the total weight of the composition. The graphitic carbon nitride of the present invention can be used in the composition in place of TiO₂ and ZnO, which are known as traditional inorganic UV filters.

Étant donné que le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique de la présente invention peut présenter une propriété de filtrage des UV améliorée, la composition de la présente invention peut présenter un effet de protection contre les UV amélioré.Since the submicrometer-sized graphitic carbon nitride of the present invention may exhibit an improved UV filtering property, the composition of the present invention may exhibit an improved UV protection effect.

EXEMPLESEXAMPLES

La présente invention sera décrite de manière plus détaillée au moyen d'exemples. Toutefois, ces exemples ne doivent pas être interprétés comme limitant la portée de la présente invention.The present invention will be described in more detail by means of examples. However, these examples should not be interpreted as limiting the scope of the present invention.

[Évaluation][Assessment]

Les évaluations suivantes ont été effectuées sur des échantillons de poudre de nitrure de carbone graphitique.The following evaluations were performed on samples of graphitic carbon nitride powder.

(Analyse morphologique)(Morphological analysis)

La morphologie du nitrure de carbone graphitique en suspension a été observée par microscopie électronique à transmission à balayage en champ noir annulaire (ADF-STEM) à l'aide d'une cellule liquide.The morphology of suspended graphitic carbon nitride was observed by ring dark-field scanning transmission electron microscopy (ADF-STEM) using a liquid cell.

Le spectre IR de la poudre de nitrure de carbone graphitique a été obtenu à l'aide du procédé de réflexion totale atténuée (ATR). L'échantillon de suspension a été lyophilisé pour l'analyse. Le pic attribué aux motifs heptazine apparaît à 804 cm-1, ce qui est un nombre d'onde plus élevé que celui des motifs triazine (814 cm-1pour la mélamine, 808 cm-1pour le mélam), selon Nan Liu, et al. (ACS Omega, 2020, volume 5 12557−12567).The IR spectrum of the graphitic carbon nitride powder was obtained using the attenuated total reflection (ATR) method. The suspension sample was lyophilized for analysis. The peak attributed to the heptazine motifs appears at 804 cm⁻¹ , which is a higher wavenumber than that of the triazine motifs (814 cm⁻¹ for melamine, 808 cm⁻¹ for melam), according to Nan Liu, et al. (ACS Omega, 2020, volume 5 12557−12567).

(Analyse de taille de particule)(Particle size analysis)

La distribution granulométrique dans la suspension de nitrure de carbone graphitique a été évaluée à l'aide de la diffusion dynamique de la lumière (DLS ; Nanotrac Wave EX, MicrotracBEL Corp.) ou du procédé de diffraction/diffusion laser (LS 13 320 XR, Beckman Coulter Inc.).The particle size distribution in the graphitic carbon nitride suspension was evaluated using dynamic light scattering (DLS; Nanotrac Wave EX, MicrotracBEL Corp.) or the laser diffraction/scattering process (LS 13 320 XR, Beckman Coulter Inc.).

(Propriété d'absorption des UV)(UV absorption property)

Les spectres d'absorption UV-visible du nitrure de carbone graphitique en suspension dans des liquides dans une cellule de quartz fin (deux côtés transparents, 2 mm (longueur du trajet optique) × 10 mm × 45 mm (H), Tokyo Garasu Kikai Co., Ltd.) ont été collectés à l'aide d'un spectrophotomètre UV-Visible (V750, Jasco Inc.) couplé à une sphère d'intégration. Les échantillons de suspension ont été sonifiés à l'aide d'un nettoyeur à ultrasons (ASU-3M, AS ONE Corporation) avant la mesure.The UV-visible absorption spectra of graphitic carbon nitride suspended in liquids in a fine quartz cell (two transparent sides, 2 mm (optical path length) × 10 mm × 45 mm (H), Tokyo Garasu Kikai Co., Ltd.) were collected using a UV-Visible spectrophotometer (V750, Jasco Inc.) coupled to an integrating sphere. The suspension samples were sonicated using an ultrasonic cleaner (ASU-3M, AS ONE Corporation) prior to measurement.

(Coefficients d'absorption et de rétrodiffusion)(Absorption and backscattering coefficients)

Les spectres de transmission et de réflexion du nitrure de carbone graphitique en suspension dans des liquides à 3 concentrations différentes ont été mesurés pour la plage de longueurs d'onde de 250 nm à 780 nm à l'aide d'une courbe spectroscopique et convertis en coefficient d'absorption (µa) et en coefficient de rétrodiffusion (µs'). Le coefficient de rétrodiffusion sur la plage de longueur d'onde visible, qui est supérieur à 400 nm, représente le degré d'opacité.The transmission and reflection spectra of graphitic carbon nitride suspended in liquids at three different concentrations were measured over the wavelength range of 250 nm to 780 nm using a spectroscopic curve and converted into absorption coefficient (µa) and backscattering coefficient (µs'). The backscattering coefficient over the visible wavelength range, which is greater than 400 nm, represents the degree of opacity.

(Turbidité)(Turbidity)

La turbidité en unité de turbidité néphélométrique (NTU) a été évaluée à l'aide d'un turbidimètre portable 2100Q (HACH).Turbidity in nephelometric turbidity units (NTU) was evaluated using a 2100Q portable turbidimeter (HACH).

(Aspect de couleur)(Color appearance)

L'aspect de couleur de chacun des nitrures de carbone graphitiques a été évalué en observant l'échantillon à l'œil nu.The colour appearance of each of the graphitic carbon nitrides was evaluated by observing the sample with the naked eye.

[Préparation][Preparation]

Le nitrure de carbone graphitique selon la présente invention a été préparé dans les exemples 1 à 4 suivants, et a été évalué comme suit.Graphitic carbon nitride according to the present invention was prepared in the following examples 1 to 4, and was evaluated as follows.

Exemple 1Example 1

5 g de poudre de mélamine en guise de composé précurseur ont été chauffés à 550oC dans l'air pendant 2 heures pour préparer le nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé.5 g of melamine powder as a precursor compound were heated to 550 ° C in air for 2 hours to prepare the graphitic carbon nitride in the synthesized state.

Le nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé a été mis en suspension à la concentration de 0,1 % en poids dans un mélange d'eau/isopropanol (rapport volumétrique : 99/1). Ensuite, la suspension a été soumise une fois à un broyage au jet à l'aide d'un broyeur à jet à 70 MPa. Ensuite, la suspension a été diluée à 0,01 % en poids de nitrure de carbone graphitique par ajout du mélange d'eau/isopropanol (rapport volumétrique : 99/1). Après la dilution, le broyage au jet à 70 MPa dans les mêmes conditions que ci-dessus a été à nouveau effectué sur la suspension afin de produire la suspension du nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 1.The synthesized graphitic carbon nitride was suspended at a concentration of 0.1 wt% in a water/isopropanol mixture (volume ratio: 99:1). The suspension was then jet-milled once using a jet mill at 70 MPa. Next, the suspension was diluted to 0.01 wt% graphitic carbon nitride by adding the water/isopropanol mixture (volume ratio: 99:1). After dilution, the suspension was jet-milled again at 70 MPa under the same conditions to produce the graphitic carbon nitride suspension as described in Example 1.

LaFIG. 1illustre la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé dans la suspension, tandis que laFIG. 1(B) illustre la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique dans la suspension selon l'exemple 1, mesurée par diffusion dynamique de la lumière. Comme le montre laFIG. 1(B), le pic, sur lequel d50 est à 0,24 μm et d90 est à 0,41 μm, est apparu sur la plage de 0,07 μm à 0,82 μm avec une fréquence de 100 %. Ainsi, le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique avec une distribution granulométrique en volume selon laquelle la taille de particule inférieure à 1 μm domine environ 100 % d'un volume de particules totales a été obtenu dans l'exemple 1.There FIG. 1 illustrates the particle size distribution of the graphitic carbon nitride powder in its synthesized state in the suspension, while the FIG. 1 (B) illustrates the particle size distribution of the graphitic carbon nitride powder in the suspension according to Example 1, measured by dynamic light scattering. As shown in the FIG. 1 (B), the peak, on which d50 is at 0.24 μm and d90 is at 0.41 μm, appeared in the range of 0.07 μm to 0.82 μm with a frequency of 100%. Thus, submicrometer-sized graphitic carbon nitride with a volume particle size distribution in which the particle size less than 1 μm dominates approximately 100% of the total particle volume was obtained in Example 1.

Les spectres d'absorption UV-visible des suspensions avec 0,01 % en poids de poudre de nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé et de celles selon l'exemple 1 dans de l'eau/de l'isopropanol (1 % en poids d'isopropanol) sont illustrés sur laFIG. 2. Les suspensions des deux échantillons ont présenté une absorption dans la région de longueur d'onde UV inférieure à 400 nm, tandis que l'échantillon selon l'exemple 1 a présenté une absorption plus élevée en raison de l'amélioration de la dispersibilité.The UV-visible absorption spectra of the suspensions with 0.01 wt% of synthesized graphitic carbon nitride powder and those according to Example 1 in water/isopropanol (1 wt% isopropanol) are illustrated on the FIG. 2 The suspensions of both samples exhibited absorption in the UV wavelength region below 400 nm, while the sample according to example 1 exhibited higher absorption due to improved dispersibility.

Exemple 2Example 2

Le nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé a été mis en suspension à la concentration de 0,1 % en poids dans un mélange d'eau/isopropanol (rapport pondéral : 99/1). Ensuite, la suspension a été soumise à un broyage humide au jet à l'aide d'un broyeur à jet à 200 MPa par circulation pendant une durée équivalente à 300 passages afin d'obtenir du nitrure de carbone graphitique broyé selon l'exemple 2. La suspension a ensuite été lyophilisée afin d'éliminer le milieu de suspension et d'obtenir du nitrure de carbone graphitique broyé séché. Ensuite, le nitrure de carbone graphitique broyé séché a été remis en suspension dans de l'eau à 0,1 % en poids par sonification pendant 20 minutes.The synthesized graphitic carbon nitride was suspended at a concentration of 0.1 wt% in a water/isopropanol mixture (weight ratio: 99:1). The suspension was then wet-jet milled using a 200 MPa jet mill with a circulation time equivalent to 300 passes to obtain ground graphitic carbon nitride as described in Example 2. The suspension was then lyophilized to remove the suspension medium and obtain dried ground graphitic carbon nitride. The dried ground graphitic carbon nitride was then resuspended in water at 0.1 wt% by sonication for 20 minutes.

LaFIG. 3(A) illustre la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé dans la suspension, tandis que laFIG. 3(B) illustre la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique dans la suspension selon l'exemple 2, mesurée par le procédé de diffraction/diffusion laser. 67 % de la taille détectée de la poudre de nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 2 dans la suspension se trouvaient dans la plage de 0,13 μm à 0,17 μm pour le volume différentiel. Ainsi, le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique avec la taille de particule avec une distribution en taille en volume selon laquelle la taille de particule inférieure à 1 μm domine environ 67 % d'un volume de particules totales a été obtenu dans l'exemple 2.There FIG. 3 (A) illustrates the particle size distribution of the graphitic carbon nitride powder in the synthesized state in the suspension, while the FIG. 3 (B) illustrates the particle size distribution of the graphitic carbon nitride powder in the suspension according to Example 2, measured by laser diffraction/scattering. 67% of the detected size of the graphitic carbon nitride powder according to Example 2 in the suspension was in the range of 0.13 μm to 0.17 μm for the differential volume. Thus, the submicrometer-sized graphitic carbon nitride with a particle size distribution in which the particle size less than 1 μm dominates approximately 67% of the total particle volume was obtained in Example 2.

La turbidité de chacune des suspensions comprenant 0,1 % en poids du nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé et du nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 2 a été mesurée. Les échantillons de suspension ont été dilués avant la mesure par ajout d'eau aux suspensions susmentionnées de manière à obtenir les suspensions à des concentrations de 0,01 % en poids, 0,005 % en poids et 0,001 % en poids. La turbidité des suspensions à des concentrations de 0,01 % en poids, 0,005 % en poids et 0,001 % en poids du nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé a été de 549 NTU, 299 NTU et 57 NTU, respectivement, tandis que la turbidité des suspensions à des concentrations de 0,01 % en poids, 0,005 % en poids et 0,001 % en poids du nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 2 a été de 176 NTU, 103 NTU et 26 NTU, respectivement.The turbidity of each suspension, comprising 0.1 wt% of the synthesized graphitic carbon nitride and of the graphitic carbon nitride according to Example 2, was measured. The suspension samples were diluted prior to measurement by adding water to the aforementioned suspensions to obtain concentrations of 0.01 wt%, 0.005 wt%, and 0.001 wt%. The turbidity of the suspensions at concentrations of 0.01 wt%, 0.005 wt% and 0.001 wt% of graphitic carbon nitride in the synthesized state was 549 NTU, 299 NTU and 57 NTU, respectively, while the turbidity of the suspensions at concentrations of 0.01 wt%, 0.005 wt% and 0.001 wt% of graphitic carbon nitride according to Example 2 was 176 NTU, 103 NTU and 26 NTU, respectively.

Selon la morphologie du nitrure de carbone graphitique en suspension selon l'exemple 2 via ADF-STEM, il a été confirmé que le nitrure de carbone graphitique avait des pores de taille submicrométrique et des structures fibreuses semblables à des chaînes. LaFIG. 4(A) illustre une image SEM du nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé, tandis que laFIG. 4(B) illustre une image ADF-STEM du nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 2 avec une taille de particule réduite dans un mélange d'eau/d'isopropanol (rapport pondéral : 99/1). Il est confirmé que le procédé selon la présente invention peut transformer des particules de grande taille d'agglomérés de nitrures de carbone graphitiques à l'état synthétisé en particules de taille submicrométrique.Based on the morphology of the suspended graphitic carbon nitride shown in Example 2 via ADF-STEM, it was confirmed that the graphitic carbon nitride had submicrometer-sized pores and chain-like fibrous structures. FIG. 4 (A) illustrates a SEM image of graphitic carbon nitride in the synthesized state, while the FIG. 4 (B) illustrates an ADF-STEM image of graphitic carbon nitride according to Example 2 with a reduced particle size in a water/isopropanol mixture (weight ratio: 99/1). It is confirmed that the process according to the present invention can transform large particles of agglomerated graphitic carbon nitrides in the synthesized state into submicrometer-sized particles.

Dans l'analyse IR du nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 2, un pic est apparu à 806 cm-1, et se situe au milieu, entre le pic des motifs heptazine à 804 cm -1 et celui des motifs triazine à 808 cm-1pour la mélamine. Ce résultat indique que le nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 2 présente à la fois des motifs heptazine et des motifs triazine.In the IR analysis of graphitic carbon nitride according to example 2, a peak appeared at 806 cm⁻¹ , located midway between the peak of heptazine motifs at 804 cm⁻¹ and that of triazine motifs at 808 cm⁻¹ for melamine. This result indicates that graphitic carbon nitride according to example 2 exhibits both heptazine and triazine motifs.

Le spectre d'absorption UV-visible de la suspension du nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 2 dans de l'eau à la concentration de 0,1 % en poids est illustré sur laFIG. 5, par rapport à l'eau. La suspension a présenté une absorption dans la région de longueur d'onde UV inférieure à 400 nm.The UV-visible absorption spectrum of the graphitic carbon nitride suspension according to Example 2 in water at a concentration of 0.1 wt% is illustrated on the FIG. 5 , compared to water. The suspension exhibited absorption in the UV wavelength region below 400 nm.

Exemple 3Example 3

Le même nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé que celui de l'exemple 1 a été utilisé dans l'exemple 3. Le nitrure de carbone graphitique à l‘état synthétisé a été mis en suspension à la concentration de 1 % en poids dans de l'eau. Ensuite, la suspension a été soumise à un broyage à billes comprenant deux étapes : une étape 1 (billes : 0,3 mm de diamètre, vitesse périphérique : 10 m/s puis 12 m/s après 10 minutes, durée : 60 minutes) puis une étape 2 (billes : 0,1 mm de diamètre, vitesse périphérique : 14 m/s, durée : 120 minutes), afin d'obtenir du nitrure de carbone graphitique broyé selon l'exemple 3.The same synthesized graphitic carbon nitride as in Example 1 was used in Example 3. The synthesized graphitic carbon nitride was suspended at a concentration of 1 wt% in water. The suspension was then subjected to a two-stage ball mill: stage 1 (balls: 0.3 mm diameter, peripheral speed: 10 m/s then 12 m/s after 10 minutes, duration: 60 minutes) and stage 2 (balls: 0.1 mm diameter, peripheral speed: 14 m/s, duration: 120 minutes), to obtain milled graphitic carbon nitride as described in Example 3.

LaFIG. 6(A) illustre la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé dans la suspension, tandis que laFIG. 6(B) illustre la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique dans la suspension selon l'exemple 3, mesurée par diffusion dynamique de la lumière. Les particules de taille micrométrique ont diminué après le broyage humide à billes et les particules de taille submicrométrique ont augmenté.There FIG. 6 (A) illustrates the particle size distribution of the graphitic carbon nitride powder in the synthesized state in the suspension, while the FIG. 6 (B) illustrates the particle size distribution of the graphitic carbon nitride powder in the suspension according to Example 3, measured by dynamic light scattering. Micrometer-sized particles decreased after wet ball milling, and submicrometer-sized particles increased.

Exemple 4Example 4

La même poudre de nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé a été mise en suspension à la concentration de 0,1 % en poids dans le mélange d'eau/de propylène glycol (rapport pondéral : 50/50). Ensuite, la suspension a été soumise à un broyage humide au jet à l'aide d'un broyeur à jet à 70 MPa trois fois afin d'obtenir du nitrure de carbone graphitique broyé selon l'exemple 4. Ensuite, du monolaurate de polyoxyéthylène sorbitan (Tween20) a été ajouté à la concentration de 0,3 % en poids.The same synthesized graphitic carbon nitride powder was suspended at a concentration of 0.1 wt% in a water/propylene glycol mixture (50/50 wt ratio). The suspension was then wet-jet milled three times using a 70 MPa jet mill to obtain ground graphitic carbon nitride as described in Example 4. Finally, polyoxyethylene sorbitan monolaurate (Tween20) was added at a concentration of 0.3 wt%.

LaFIG. 7(A) illustre la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé dans la suspension, tandis que laFIG. 7(B) illustre la distribution granulométrique de la poudre de nitrure de carbone graphitique dans la suspension selon l'exemple 4, mesurée par diffusion dynamique de la lumière. Les particules de taille micrométrique ont diminué après le broyage au jet et les particules de taille submicrométrique ont augmenté.There FIG. 7 (A) illustrates the particle size distribution of the graphitic carbon nitride powder in the synthesized state in the suspension, while the FIG. 7 (B) illustrates the particle size distribution of the graphitic carbon nitride powder in the suspension according to Example 4, measured by dynamic light scattering. Micrometer-sized particles decreased after jet milling, and submicrometer-sized particles increased.

LaFIG. 8(A) illustre le coefficient d'absorption de la suspension du nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 4 par rapport à la suspension du nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé, de TiO2(taille de particule primaire moyenne : 15 nm) et de ZnO (taille de particule moyenne : 200 nm max.). Le nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 4 peut présenter la propriété d'absorption des UV la plus élevée dans la région UV-B, et a présenté une bonne propriété d'absorption des UV-A dans la région UV-A. En outre, l'augmentation de la propriété d'absorption des UV par le broyage du nitrure de carbone graphitique peut être confirmée.There FIG. 8 (A) illustrates the absorption coefficient of the graphitic carbon nitride suspension according to Example 4 compared to the synthesized graphitic carbon nitride suspension, TiO₂ (average primary particle size: 15 nm), and ZnO (average particle size: 200 nm max.). The graphitic carbon nitride according to Example 4 exhibits the highest UV absorption property in the UV-B region and good UV-A absorption property in the UV-A region. Furthermore, the increase in UV absorption property upon grinding the graphitic carbon nitride can be confirmed.

LaFIG. 8(A) illustre le coefficient de rétrodiffusion sur la plage de longueur d'onde UV-visible de la suspension du nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 4 par rapport à la suspension du nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé, de TiO2(taille de particule primaire moyenne : 15 nm) et de ZnO (taille de particule moyenne : 200 nm max.). Le nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 4 peut présenter la propriété de diffusion la plus élevée dans la région UV. En outre, le nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 4 a présenté une suppression de la propriété de diffusion dans la région de lumière visible quasiment identique à celle du TiO2et du ZnO. Cela signifie que le nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 4 présente une meilleure transparence. En revanche, le nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé a présenté une propriété de diffusion élevée dans la région de lumière visible, ce qui indique qu'il présente une opacité élevée.There FIG. 8 (A) illustrates the UV-visible backscattering coefficient of the graphitic carbon nitride suspension according to Example 4 compared to the synthesized graphitic carbon nitride suspension, TiO₂ (average primary particle size: 15 nm), and ZnO (average particle size: 200 nm max.). The graphitic carbon nitride according to Example 4 exhibits the highest scattering property in the UV region. Furthermore, the suppression of scattering property in the visible light region for the graphitic carbon nitride according to Example 4 is almost identical to that of TiO₂ and ZnO. This means that the graphitic carbon nitride according to Example 4 exhibits better transparency. In contrast, the synthesized graphitic carbon nitride exhibited high scattering property in the visible light region, indicating that it has high opacity.

Exemple 5Example 5

Le même nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé que celui de l'exemple 1 a été utilisé dans l'exemple 5. Le nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé a été mis en suspension à la concentration de 0,05 % en poids dans de l'eau. La suspension a été soumise à une sonification à l'aide d'un homogénéisateur (VIOLAMO SONICSTAR 85, AS ONE Corporation) à 20 W pendant 7 heures afin d'obtenir du nitrure de carbone graphitique sonifié selon l'exemple 5.The same synthesized graphitic carbon nitride as in Example 1 was used in Example 5. The synthesized graphitic carbon nitride was suspended at a concentration of 0.05 wt% in water. The suspension was sonicated using a homogenizer (VIOLAMO SONICSTAR 85, AS ONE Corporation) at 20 W for 7 hours to obtain sonicated graphitic carbon nitride as described in Example 5.

L'aspect de couleur de la suspension de nitrure de carbone graphitique à l'état synthétisé était jaune, tandis que la suspension de nitrure de carbone graphitique selon l'exemple 5 a présenté un aspect blanc et une meilleure dispersibilité dans la suspension. Cela indique que la taille de particule du nitrure de carbone graphitique a été réduite par la sonification. Ce résultat indique qu'il est possible d'obtenir la suspension comprenant du nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique par sonification à l'aide d'un homogénéisateur.The synthesized graphite nitride suspension was yellow, while the graphite nitride suspension from Example 5 was white and exhibited better dispersibility. This indicates that the particle size of the graphite nitride was reduced by sonication. This result suggests that it is possible to obtain a suspension containing submicrometer-sized graphite nitride particles by sonication using a homogenizer.

Comme on peut le comprendre à partir des résultats des exemples, le procédé selon la présente invention peut produire efficacement des nitrures de carbone graphitiques de taille submicrométrique. En outre, le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique selon les exemples a présenté un meilleur effet de filtrage des UV (absorption et diffusion) et une meilleure transparence.As can be seen from the results of the examples, the process according to the present invention can efficiently produce submicrometer-sized graphitic carbon nitrides. Furthermore, the submicrometer-sized graphitic carbon nitride produced according to the examples exhibited improved UV filtering (absorption and scattering) and transparency.

En conséquence, on peut conclure que le procédé selon la présente invention est très utile pour produire le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique, qui est un nouveau matériau de filtrage des UV écologique. En outre, le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique de la présente invention est très utile comme absorbeur d'UV pour différents produits, car il peut conférer aux produits un meilleur effet de protection contre les UV, sans les colorer. En particulier, le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique de la présente invention est très utile comme absorbeur d'UV pour les produits cosmétiques, étant donné qu'il peut conférer aux substances kératineuses, comme la peau, une meilleure protection contre les UV, tout en étant transparent dans les liquides.Consequently, it can be concluded that the process according to the present invention is very useful for producing submicrometer-sized graphitic carbon nitride, which is a novel, environmentally friendly UV filtering material. Furthermore, the submicrometer-sized graphitic carbon nitride of the present invention is very useful as a UV absorber for various products, as it can provide these products with improved UV protection without coloring them. In particular, the submicrometer-sized graphitic carbon nitride of the present invention is very useful as a UV absorber for cosmetic products, since it can provide keratinous substances, such as skin, with better UV protection while remaining transparent in liquids.

Claims (10)

Procédé de préparation de nitrures de carbone graphitiques de taille submicrométrique, comprenant une étape de broyage ou de sonification des nitrures de carbone graphitiques.Process for preparing submicrometer-sized graphitic carbon nitrides, comprising a step of grinding or sonicating the graphitic carbon nitrides. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de broyage est une étape de broyage humide.A method according to claim 1, wherein the grinding step is a wet grinding step. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape de broyage humide est une étape de broyage humide au jet ou une étape de broyage humide à billes.A method according to claim 2, wherein the wet grinding step is a wet jet grinding step or a wet ball grinding step. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape supplémentaire de préparation des nitrures de carbone graphitiques en chauffant au moins un composé précurseur à 450 °C ou plus pendant au moins 1 minute, avant l'étape de broyage ou de sonification des nitrures de carbone graphitiques.A process according to any one of the preceding claims, comprising an additional step of preparing the graphitic carbon nitrides by heating at least one precursor compound to 450 °C or more for at least 1 minute, before the step of grinding or sonicating the graphitic carbon nitrides. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le chauffage est effectué en présence d'espèces contenant de l'oxygène, comme du O2, de l'humidité, du O3, du O atomique et/ou de l'oxygène ionique, en tant qu'agent oxydant, l'agent oxydant utilisé pendant l'étape de chauffage étant de préférence sous forme gazeuse ; les espèces contenant de l'oxygène n'étant plus préférentiellement ni du sel de permanganate, ni du peroxyde d'hydrogène.A process according to claim 4, wherein the heating is carried out in the presence of oxygen-containing species, such as O2 , moisture, O3 , atomic O and/or ionic oxygen, as an oxidizing agent, the oxidizing agent used during the heating step preferably being in gaseous form; the oxygen-containing species no longer preferably being either permanganate salt or hydrogen peroxide. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape supplémentaire d'évaporation des milieux de suspension de la suspension afin d'obtenir les nitrures de carbone graphitiques séchés, après l'étape de broyage ou de sonification des nitrures de carbone graphitiques.A process according to any one of the preceding claims, comprising an additional step of evaporating the suspension media to obtain the dried graphitic carbon nitrides, after the step of grinding or sonicating the graphitic carbon nitrides. Nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique qui présente une distribution granulométrique en volume dans laquelle la taille de particule inférieure à 1 μm domine plus de 50 % d'un volume de particules totalesGraphitic carbon nitride of submicrometer size which exhibits a volume particle size distribution in which particle sizes smaller than 1 μm dominate more than 50% of the total particle volume Nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique selon la revendication 7, dans lequel une suspension du nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique à une concentration de 0,01 % en poids dans de l'eau présente une turbidité de 300 NTU ou moins, de préférence de 200 NTU ou moins.Submicrometer-sized graphitic carbon nitride according to claim 7, wherein a suspension of submicrometer-sized graphitic carbon nitride at a concentration of 0.01 wt% in water has a turbidity of 300 NTU or less, preferably 200 NTU or less. Utilisation du nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique selon la revendication 7 ou 8, comme ingrédient actif de peinture, comme pigment, comme charge, en particulier de plastiques, ou comme ingrédient actif cosmétique.Use of submicrometer-sized graphitic carbon nitride according to claim 7 or 8, as an active ingredient in paint, as a pigment, as a filler, in particular for plastics, or as a cosmetic active ingredient. Composition comprenant le nitrure de carbone graphitique de taille submicrométrique selon la revendication 7 ou 8 et de l'eau et/ou au moins un milieu organique.Composition comprising submicrometer-sized graphitic carbon nitride according to claim 7 or 8 and water and/or at least one organic medium.
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