Formation de nanocontainers multimétalliques moléculaires

The formation of multimetallic molecular nanocontainers

• Auteur / Autrice : Ivan Khariushin
• Direction : Sylvie Ferlay-Charitat, Véronique Bulach
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire- chimie supramoléculaire
• Date : Soutenance le 08/06/2023
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec Kazanskij gosudarstvennyj universitet im. V. I. Ulʹânova (Kazanʹ)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie de la matière complexe (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Giuseppone
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Igor S. Antipin, Alexander Ovsyannikov
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Goeb, Bruno Therrien

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gaz -- Absorption et adsorption

Porosité

Mots clés libres

Cages métallo-organiques

Structure DRX

Porosité

Sélectivité de l'adsorption de gaz

Metal-organic cages

Single-crystals XRD

Porosity

Gas adsorption selectivity

Résumé

Ce projet a permis d'obtenir une nouvelle série originale de 12 cages métallo-organiques (MOCs) octaédriques à base de calixarène. Cette série se compose de deux groupes : (i) 10 MOCs basés sur des connecteurs métalloorganiques de type tris(dipyrrine), et (ii) 2 MOCs basés sur des connecteurs purement organiques de type triazine. Les structures et les caractéristiques de ces MOCs ont été analysées à l'aide de diverses techniques, telles que la Diffraction de RX sur monocristal, l’ATG et la Spectrométrie de masse . Ces cages présentent une porosité significative allant jusqu'à 71%. En outre, les propriétés d'adsorption de gaz de certains de ces MOCs ont été étudiées pour une série de gaz, y compris des hydrocarbures légers. Au cours de ces expériences, les MOCs ont démontré une excellente absorption de gaz (avec une surface BET d'environ 425 m2/g) et une sélectivité d'adsorption de gaz IAST calculée supérieure à celle de nombreux systèmes pour des mélanges de gaz équimolaires, tels que C2H6/CH4. Ces cages présentent donc un grand potentiel pour la conception de systèmes de séparation sélective des gaz. En outre, la stucture inhérente des MOCs obtenus leur confèrent des propriétés de reconnaissance potentiellement intéressantes.

In this project, a novel series of 12 octahedral calixarene-based metal-organic cages (MOCs) were obtained. This series consists of two groups: (i) 10 MOCs based on tris(dipyrrin) metal-organic connectors, and (ii) 2 MOCs based on purely organic triazine connectors. The structures and characteristics of these MOCs were analyzed using various techniques, such as single-crystal XRD, TGA, and MS, and were found to exhibit significant porosity up to 71%. Moreover, the gas adsorption properties of some of these MOCs were investigated for a range of gases, including light hydrocarbons. In these experiments, the MOCs demonstrated excellent gas uptakes (with BET surface area around 425 m2/g) and superior to many systems calculated IAST gas adsorption selectivity towards equimolar gas mixtures, such as C2H6/CH4. Thus, these MOCs exhibit a great potential for the design of selective gas separation systems. Additionally, these MOCs have the potential to be explored for other properties, such as recognition properties, related to their inherent structure.