Etude des propriétés d'adsorption d'hydrocarbures de composés organométalliques poreux flexibles

Study of hydrocarbon adsorption properties on the flexible porous organometallic compounds

• Auteur / Autrice : Thuy Khuong Trung
• Direction : Philippe Trens
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et Physicochimie des matériaux
• Date : Soutenance le 15/06/2011
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Gerhardt (Montpellier ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Jerzy Zajac
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Trens, Christian Serre, Naseem Ramsahye
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marco Daturi, Guy De Weireld

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alcanes

Composés organométalliques

Mots clés libres

Adsorption

Alcanes

MOFs

Equilibre

Volumétrie d’adsorption

Flexibilité

Adsortion

Alkanes

MOFs

Equilibrium

Adsorption volumetry

Flexibility

Résumé

Ce travail décrit l'étude de différents paramètres qui influent sur les propriétés d'adsorption de composés poreux organométalliques (MOFs). Nous avons utilisé les techniques de volumétrie et de gravimétrie d'adsorption et les systèmes adsorbables sont la série des alcanes linéaires (du n-pentane au n-nonane). Les solides étudiés sont les MIL-47(V), MIL-53(Cr, Al, Fe), les MIL-53(Fe)-X modifiés et la série MIL-88(Fe)-A, B, C. Parmi les nombreuses conclusions de cette étude, nous pouvons en détailler plusieurs : (i) la flexibilité des MIL-53(Cr, Al, Fe), rendue possible par la présence de µ2-OH coordinés aux centres métalliques, dépend de l'identité des centres métalliques et de celle de l'adsorbable. (ii) la modification chimique, par substitution d'un atome d'hydrogène porté par les noyaux aromatiques des ligands, induit une variation dans le degré de flexibilité des structures et dans la stabilité des différentes phases. (iii) la nature des ligands, dans la série des MIL-88(Fe), en termes de nombre de noyaux aromatiques constituent les ligands, modifie les interactions physiques au sein des réseaux organométalliques ce qui a un effet sur leur stabilité et leur flexibilité.(iv) la facilité de la diffusion des alcanes linéaires, de longueur différente, dans les pores des solides dépend notamment des points développés ci-dessus.

This study describes a study of the adsorptive properties of several flexible porous organometallic frameworks (MOFs) using the volumetric and gravimetric methods and apolar normal alkanes (n-pentane to n-nonane) as adsorbate molecules. The materials studied are MIL-47(V), MIL-53(Cr, Al, Fe), the modified MIL-53(Fe)-X and the MIL-88(Fe)-A, B, C.This allows the study of different parameters on the behaviour of the solids during the adsorption process. Amongst the findings of this study, several can be emphasized :(i) the flexibility of the MIL-53(Cr, Al, Fe), made possible by the presence of µ2-OH coordinated to the metal centres, depends on the identity of the metal centres and that of the adsorbate.(ii) the chemical modification by the substitution of a hydrogen atom on the aromatic ligands of the MIL-53(Fe) induces a change in the degree of flexibility of the framework and the stability of the various phases.(iii) the nature of the ligands in the MIL-88(Fe) series, in terms of the number of the aromatic rings comprising the linker, changes the physical interactions within the framework and thus its stability and flexibility.(iv) the ease of diffusion into the pores of the alkanes of various alkyl chain length depends on the three points mentioned above.