Matériaux poreux multi-couches à porosité et hydrophobie contrôlée pour la détection de biomarqueurs gazeux

Multi-layer porous materials with controlled porosity and hydrophobicity for the detection of biomarkers.

• Auteur / Autrice : Ken Rapady
• Direction : Claude Gros
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2022
• Etablissement(s) : Dijon, Université Bourgogne Europe
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie Moléculaire de l'Université de Bourgogne

Mots clés

Mots clés libres

Multi-couches

Porosité

Biomarqueur

Mof

Cof

Multi-layer

Porosity

Biomarker

Mof

Cof

Résumé

Les matériaux poreux, par exemple de type MOFs (Metal-Organique Framework) et COFs (Covalent Organic Framework), sont très largement étudiés pour la capture, la détection, la séparation et le stockage de gaz. Toutefois, l'eau représente le plus souvent un problème pour ces matériaux puisqu'elle a tendance à désactiver les sites actifs par coordination ou par dégradation des structures poreuses. Les travaux de thèse se concentreront sur la synthèse de matériaux multicouches de type core-shell. Ces matériaux seront constitués (i) d'un matériau poreux central (core) sélectif pour la détection de biomarqueurs (acétone, ammoniaque, formaldéhyde) retrouvés dans l'air expiré, un environnement pouvant atteindre jusqu'à 90 % d'humidité relative. Ensuite, (ii) la propriété hydrophobique des matériaux constituant la coquille (shell) qui enrobera le premier matériau servira à augmenter la résistance à l'humidité du composite. La taille et la fonctionnalisation des pores de la coquille permettra également de conférer aux matériaux des propriétés de capture sélective des interférents afin de conserver l'activité des sites actif localisés au cœur de la structure pour la détection des biomarqueurs (core). Une partie importante de la thèse comprendra une étude de compatibilité entre les deux parties, centre et coquille, du matériau composite. L'analyse structurale et de la porosité des deux constituants de matériaux seront étudiées en détail.

Porous material, for example MOFs (Metal-Organic Framework) and COFs (Covalent Organic Framework), are widely studied for gas capture, detection, separation, and storage. However, the humidity is a huge problem for this kind of material, because it tends to disactivate the active site by coordination, or by deterioration of the porous structure. The PhD work's will focus on the synthesis of multi-layer material (core-shell). These materials will be built with a central selective porous material (core) for the biomarker's detection (acetone, ammonia, formaldehyde) in the exhaled air, that could contain up to 90% of relative humidity. Then, the hydrophobic proprieties of the protective materials (shell) that coat the core porous material will increase the humidity resistance of the core-shell component. Size and functionalization of the shell pores can help to enhance the sensitivity and selectivity of the material. An important part of the PhD work will be focused on the compatibility between the core and the shell part of the composite materials. Structure and porosity analysis will be conducted on both parts of the material.