Polymères de Coordination Poreux incorporant des ligands électro-actifs de type viologène-carboxylate : : synthèse et relations structure-propriétés

par Maxime Leroux

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Nicolas Mercier.

Thèses en préparation à Angers , dans le cadre de Matière, Molécules, Matériaux en Pays de la Loire , en partenariat avec Moltech Anjou (Institut des Sciences et Technologies Moléculaires d'Angers) (equipe de recherche) depuis le 05-09-2014 .


  • Résumé

    Les polymères de coordination poreux (PCPs) sont des matériaux hybrides, poreux et cristallins. Ils sont constitués de noeuds inorganiques (cations métalliques, clusters), reliés entre eux par des ligands organiques. Ces matériaux sont étudiés pour leurs propriétés de stockage de gaz. Au cours de ces travaux, nous avons utilisé des ligands originaux à cœur viologène (bipyridinium), qui permettent d’accroitre l’affinité des PCPs pour certaines molécules cibles et leur détection directe. Au chapitre 2 nous décrivons une série de PCPs dans le système M2+ (M=Cd, Zn, Mn)/ligand viologène-carboxylate (LV)/anions simples (Cl-, SO42-). Ces PCPs sont construits autour d’un nœud inorganique de symétrie 3 et présentent une concentration en cœurs bipyridinium par unité volumique élevée. Des études quantitatives d’adsorption d’ammoniac ont montré un changement de couleur à faible pression de NH3 (90Pa) ainsi qu’une forte capacité de stockage de ce gaz. Au chapitre 3 nous décrivons des PCPs issus du système M2+ (M=Cd, Co)/LV/ ligands auxiliaires (polycarboxylates). Des PCPs présentant des porosités de 10~15% ont été obtenus. Un fait remarquable est l’adsorption d’eau pour deux ces phases à très faible pression : 50% de la capacité du matériau à P/P0<0.01. Au chapitre 4 nous montrons que l’utilisation de réseaux 2D poreux Kagome associés à des ligands viologène-carboxylate conduit à l’obtention de composés présentant des porosités de 25%~45%. Enfin nous proposons une stratégie consistant à emprisonner LV dans un PCP connu : c’est le concept MOF@LV. De premiers résultats montrent en effet une adsorption plus forte de méthanol à basse pression par MOF@LV que pour le MOF seul.


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