Thèse soutenue

Composites à base de metal-organic frameworks pour la capture du CO2

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Auteur / Autrice : Mégane Muschi
Direction : Christian Serre
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des Matériaux
Date : Soutenance le 08/11/2019
Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Matériaux Poreux de Paris - Institut des Matériaux Poreux de Paris
établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)
Jury : Président / Présidente : Philippe Poulin
Examinateurs / Examinatrices : Christian Serre, Philippe Poulin, Talal Mallah, Jérôme Canivet, Nathalie Steunou, Nicolas Brémond
Rapporteurs / Rapporteuses : Talal Mallah, Jérôme Canivet

Résumé

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Pour faire face au réchauffement climatique, la capture du CO2 anthropogénique apparaît comme une solution indispensable étant donné l’utilisation toujours prédominante d’énergies fossiles. Pour y parvenir, de nombreuses solutions sont à l’étude, dont l’utilisation d’adsorbants solides. Parmi ceux-ci, les metal-organic frameworks (MOFs) offrent des propriétés de choix comme leur bonne affinité pour ce gaz. Dans les procédés industriels, une fois le CO2 adsorbé, il est nécessaire de régénérer le matériau pour rendre le procédé économiquement viable. Cette étape de régénération est réalisée par chauffage et conduit au relargage des molécules adsorbées mais impacte le bilan énergétique global. Afin de minimiser cela, la régénération doit être la plus rapide possible, sans altérer les propriétés du matériau poreux. Au cours de cette thèse, nous avons développé de nouveaux composites microporeux MOF/oxyde de graphène qui permettent à la fois de capturer le CO2 et d’être régénérés efficacement sous irradiation micro-ondes. Celles-ci permettent d’atteindre beaucoup plus rapidement les températures de désorption que le chauffage conventionnel tout en évitant de dégrader les adsorbants. Enfin, de nouveaux matériaux de type cœur-coquilles à base de MOFs flexibles ont été obtenus afin de limiter l’effet négatif de la vapeur d’eau sur les performances de capture du CO2.