Modélisation de l'adsorption dans les matériaux nanoporeux flexibles

Modeling adsorption in flexible nanoporous materials

• Auteur / Autrice : David Bousquet
• Direction : Anne Boutin, François-Xavier Coudert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie. Physique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux poreux

Adsorption

Thermodynamique

Résumé

Les matériaux hybrides organiques–inorganiques présentent des propriétés d’adsorption et de flexibilité inédites. Le couplage entre ces deux aspects joue un rôle important dans le comportement de ces matériaux soumis à l’adsorption d’un fluide. Cette thèse a pour but de développer des méthodes adaptées à l’étude de ces systèmes physico–chimiques. Je présente dans un premier temps une approche fondée sur le calcul de la densité d’états généralisée dans l’ensemble osmotique. Cette méthode permet d’obtenir efficacement toutes les observables thermodynamiques du système, en particulier les isothermes d’adsorption, les déformations de la structure induites par l’adsorption, et l’hystérèse observée lors d’un cycle d’adsorption– desorption. Dans une seconde partie, un modèle analytique thermodynamique a été développé pour rationaliser, interpréter et comprendre le comportement des matériaux nanoporeux flexibles au cours de l’adsorption. Cette approche nous permet, à l’aide de données expérimentales, d’obtenir un grand nombre d’informations sur le système physico–chimique.

Metal Organic Frameworks exhibit new and fascinating adsorption properties and flexibility. The coupling between those two aspects plays an important role to explain their behavior under adsorption of a fluid. This thesis aims at providing methods that are adapted to the study of these physical systems. In a first part, I present a method based on the calculation of a generalized density of states in the osmotic ensemble. This method enables us to efficiently obtain all thermodynamical quantities, and most specifically adsorption isotherms, adsorption–induced structural deformations, as well as the hysteresis observed during an adsorption–desorption cycle. In the second part, a analytical thermodynamical model has been developed to understand the behavior of flexible nanoporous materials under adsorption. This approach enables us in particular to derive a large number of informations from experimental datas.