Thèse soutenue

Exploration des sources de variabilité dans les réseaux métallo-organiques par adsorption à haut débit et méthodes calorimétiques

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Auteur / Autrice : Paul Adrian Iacomi
Direction : Philip Llewellyn
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matière condensée et nanosciences
Date : Soutenance le 15/11/2018
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Matériaux divisés, interfaces, réactivité, électrochimie (MADIREL) (Marseille)
Jury : Président / Présidente : Bogdan Kuchta
Examinateurs / Examinatrices : Stefan Kaskel
Rapporteurs / Rapporteuses : Rob Ameloot, Flor Siperstein

Mots clés

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Résumé

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Les réseaux métallo-organiques (MOF) sont une nouvelle classe de matériaux poreux hybrides. Néanmoins leurs propriétés uniques introduisent également des difficultés significatives dans la caractérisation par adsorption de gaz. Dans cette thèse, la création d'un code source libre est détaillé, pour standardiser le traitement des isothermes. En utilisant ce code, un traitement à haut débit de plus de 18 000 isothermes est utilisé pour explorer l'échelle d'incertitude présente dans les données publiées sur l'adsorption dans les matériaux poreux. De plus, la mesure directe de l'enthalpie différentielle de l'adsorption en utilisant la microcalorimétrie s'avère être un excellent moyen d'obtenir la contribution des interactions particulières sur l'énergie d'adsorption. Ensemble, ces méthodes peuvent être utilisées pour étudier les sources d'incertitude des MOF. On étudie d’abord l’impact des défauts structurels au moyen d’une méthode post-synthétique alternative de génération de linker/cluster manquants dans l'UiO-66(Zr). Le traitement des matériaux pour leurs utilisations dans un environnement industriel par façonnage est étudié ici sous l’effet de la granulation par voie humide sur trois MOF topiques (UiO-66(Zr), MIL-100(Fe) et MIL-127(Fe)). Enfin, les comportements contre-intuitifs intrinsèques aux cristaux poreux «souples» sont étudiés, où la structure elle-même est responsable de la fluctuation dans les isothermes d'adsorption. Ici, une étude fondamentale sur un matériau flexible DUT-49 (Cu), apporte des informations sur la source de flexibilité induite par adsorption et sa changeabilité par modification structurelle