Conception de mousses polymères fonctionnalisées pour des applications en flux

Design of functional polymer foams for flow chemistry

• Auteur / Autrice : Miguel Leonardo Martinez Mendez
• Direction : Loïc Jierry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 17/09/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Cuong Pham-Huu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Virginie Baca-Bellière
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Humblot, Paolo Lupattelli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Synthèse en flux continu

Supports de catalyseurs

Mousses de polymères

Mots clés libres

Mousses polymères

Polydopamine

Silanisation

Pulvérisation

Catalyseur supporté

Flux continu

Réacteur à écoulement piston

Acétylation

Polymer foams

Polydopamine

Silanization

Spraying

Supported catalyst

Continuous flow

Plug flow reactor

Acetylation

Résumé

Les supports catalytiques structurés, telles que les mousses inorganiques, permettent d’assurer des transformations chimiques dans des conditions extrêmes (température, pression). Elles sont préparées à partir de mousses polymères via des étapes longues et énergivores conduisant à des structures lourdes et cassantes. L’émergence actuelle d’une production industrielle plus « verte », s’effectuant à plus basse température et en conditions plus douces permet d’envisager l’utilisation de mousses polymères à cellules ouvertes comme supports catalytiques. Deux outils de modification chimique de la surface des mousses ont été employés pour greffer les catalyseurs par pulvérisation : la silanisation et le dépôt de polydopamine (PDA). Nous avons démontré que : (i) des mousses modifiées en surface par la DMAP permet d’acyler efficacement des alcools tels que l’acétate de rétinol ou l’acide acétylsalicylique, en batch comme en flux via un procédé répétable ; (ii) des mousses polymères revêtues d’un film de PDA peuvent adsorber sélectivement les ions Cu+2 et Pb+2 en flux continu et les désorber réversiblement permettant une réutilisation des mousses.

Structured catalyst supports, such as inorganic foams, allow chemical transformations to be carried out under extreme conditions (temperature, pressure). They are prepared from polymeric foams through long and energy-consuming stages leading to heavy and brittle structures. The current emergence of a "greener" industrial production, realized at lower temperatures and under milder conditions, makes it possible to envisage the use of open-cell polymer foams as catalytic supports. Two tools for chemical modification of the foam surface have been used to graft catalysts by spraying: silanization and polydopamine (PDA) deposition. We have demonstrated that : (i) DMAP surface-modified foams can efficiently acylate alcohols such as retinol acetate or acetylsalicylic acid, both in batch and in flow conditions, via a repeatable process; (ii) polymeric foams coated with a PDA film can selectively adsorb Cu+2 and Pb+2 ions in a continuous way and reversibly desorb them, allowing the foams to be reused.