Origines microscopiques de la séparation xénon/krypton dans les matériaux nanoporeux

Screening of the microscopic origins of Xe/Kr separation in nanoporous materials

• Auteur / Autrice : Emmanuel Ren
• Direction : François-Xavier Coudert
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 26/09/2023
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche de Chimie Paris
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Chimie Organométallique et Catalyse de Polymérisation (COCP)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure de chimie (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Anne Boutin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François-Xavier Coudert, Philippe Guilbaud, Sofía Calero, Christelle Miqueu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sofía Calero, Christelle Miqueu

Mots clés

Mots clés libres

Simulation moléculaire

Séparation de gaz

Adsorption

Matériaux nanoporeux

Criblage haut-débit

Apprentissage statistique

Molecular simulation

Gas separation

Adsorption

Nanoporous materials

High-throughput screening

Machine learning

Résumé

Cette thèse se concentre sur l'amélioration de la séparation xénon/krypton en utilisant des matériaux nanoporeux. L'objectif est de développer des outils de description microscopique de ces matériaux en utilisant différents niveaux de modélisation moléculaire. Pour en évaluer rapidement les performances, des approches de criblage à haut débit et d'apprentissage statistique sont déployées en exploitant les bases de données existantes de matériaux nanoporeux. L'étude se concentre principalement sur la sélectivité Xe/Kr en utilisant des grandeurs thermodynamiques pertinents. Outre la sélectivité, d'autres propriétés importantes pour le procédé industriel de séparation de gaz, telles que la capacité d'adsorption et la vitesse de diffusion à l'intérieur des nanopores, sont également étudiées. Ces travaux de recherche contribuent à explorer des solutions plus efficaces et durables pour séparer efficacement des mélanges de gaz dans diverses industries.

This thesis aims to improve the xenon/krypton separation using nanoporous materials. The primary objective is to develop microscopic characterization tools employing diverse levels of molecular modeling. High-throughput screening and statistical learning approaches are utilized, leveraging material databases to quickly assess their performances. Specifically, the Xe/Kr selectivity is investigated through a thermodynamically driven approach. Beyond selectivity, other relevant properties for gas separation, such as adsorption capacity and, more specifically, diffusion rates within nanopores, are studied. These research efforts contribute to the exploration of more efficient and sustainable solutions for gas separation in various industries.