Mise en forme de polymères de coordination microporeux dans les canaux de membranes d'alumine

Microporous coordination polymers processing inside alumina membranes channels

• Auteur / Autrice : Mahmoud Maksoud
• Direction : Jean-Pascal Sutter, Nans Roques
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie macro et supramoléculaire
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alumine

Matériaux poreux

Composés de coordination

Polymères

Mots clés libres

Polymères de coordination microPoreux

Mofs

Membranes d'alumine

Mise en forme

Matériaux composites

Porosité bimodale

Résumé

La thématique du recherche développée au cours de cette thèse de doctorat concerne la mise en forme de Polymères de Coordination microPoreux (PCP, diamètres de pores < 2 nm) dans les canaux de membranes ; (Anodisc 13, membranes d'alumine macroporeuses, diamètres de pores ˜ 250 nm, épaisseur 0,6 µm). Une méthode simple et efficace a été mise au point pour atteindre cet objectif. Elle implique la filtration des réactifs entrant dans la composition du PCP, suivant un mode étape par étape, au-travers de la membrane. Elle permet une distribution continue et relativement homogène des cristaux de PCP au sein des canaux. Cette technique est flexible et adaptable ; sa mise en œuvre à partir d'une suspension colloïdale d'un des réactifs ou de nano-particules de PCP pré-formées augmente considérablement son efficacité, en réduisant le nombre de cycles de charge grâce à un apport de matière plus important à chaque cycle. Cette méthode est ajustable aux caractéristiques et aux spécificités du PCP que l'on souhaite construire dans les canaux de la membrane. La nature du métal, du ligand ainsi que celle du PCP mis en jeu, sont des facteurs qui peuvent influencer la localisation du PCP formé et sa cristallinité. Les membranes composites obtenues, peuvent être envisagées dans des domaines d'applications allant de la séparation, à la catalyse hétérogène et à la détection de molécules chimiques.

The research project developed during this thesis aimed at the construction of microPorous Coordination Polymers (PCP, pore diameter < 2 nm) inside the cylindrical channels of membranes; (Anodisc 13, macroporous alumina membranes, pore diameter ˜ 250 nm, thickness 0. 6 µm). A simple and efficient experimental procedure has been developed to this end. It involves the filtration of reagent solutions through the membrane channels, therefore allowing a step-by-step PCP formation. This approach allows obtaining efficiently a homogeneous distribution of PCP crystals inside the channels. This synthesis method is versatile. The use of nanoparticles suspension of one of the reagents or PCP nanoparticles instead of a solution can substantially increase the efficiency of this method, by decreasing the cycle's number and increasing the amount of reagent retained by the membrane during each cycle. This method can be adjusted according to the specificities and the characteristics of the targeted PCP. Both the metal ion, the ligand used and the PCP influence the location, the crystal growth and the crystallinity of the formed PCP. Resulting composites could be envisaged for application domains such as separation, heterogeneous catalysis and sensors.