Blanc Inter II - SIMI 8 - Blanc International II - SIMI 8 - Chimie du solide, colloïdes, physicochimie

Matériaux micropreux: synthèses vertes pour des applications vertes – MICROGREEN

Matériaux micropreux: synthèse verte pour des applications vertes

Notre projet se focalise sur la synthèse de matériaux zéolithiques microporeux, en particulier la compréhension fine de leur mécanisme de formation. Les zéolithes et les matériaux zéolithiques en général sont actuellement largement étudiés et appliqués dans des domaines tels que l’échange ionique, les procédés catalytiques, l’adsorption, les capteurs, la santé, les nanotechnologies…

CONTEXT, POSITION AND OBJECTIVES OF THE PROPOSAL

Notre projet se focalise sur la synthèse de matériaux zéolithiques microporeux, en particulier la compréhension fine de leur mécanisme de formation. Les zéolithes et les matériaux zéolithiques en général sont actuellement largement étudiés et appliqués dans des domaines tels que l’échange ionique, les procédés catalytiques, l’adsorption, les capteurs, la santé, les nanotechnologies… Les zéolithes sont intrinsèquement respectueuses de l’environnement et leur utilisation dans des applications nouvelles serait bénéfique. La compréhension des facteurs influençant leur mécanisme de synthèse (nucléation et croissance cristalline) est vitale pour aider à la conception rationnelle de structures possédant des propriétés spécifiques telles leur structure, composition chimique, la taille et forme de leurs cristaux, stabilité, réactivité. Les MOFs (Metal Organic Frameworks) et les PAFs (Porous Aromatic Frameworks) ont également retenu l’attention croissante des scientifiques académiques et industriels de par leur grande capacité d’adsorption de gaz à effet de serre.

A specific feature of proposed research is that the synthesis of zeolites (French team) and PAF-type materials (Chinese team) will be performed at ambient conditions. This approach will be used in order to slow down the crystallization kinetics and to study the intermediates under quasi in situ conditions. Thus detail information on the intermediates, type of structures, phases and inhomogeneities present at different stages of microporous materials formation and gel transformation will be obtained. This approach will also provide a fine control of crystal growth kinetics and thus synthesis of microporous phases that cannot be obtained under conventional conditions. Low temperature conditions will be further employed for synthesis of zeolites on supports that cannot withstand conventional hydrothermal treatment. Synthesized series of zeolites, PAFs and composites materials will be further used for greenhouse gases and water pollutants elimination.

Pendant le première étape du projets les deux équipes sont optimisés les protocoles de synthèse et leur application à la préparation de zéolithes et PAFs ; ce travail inclura l’évolution en fonction du temps des conditions de synthèse et l’influence des compositions initiales. Ceci éclairera la dynamique, cinétique, distribution spatiale… de la transformation des gels (suspensions) en solides cristallins

L’étape prochaine du projet inclus les phases suivantes :
i) Caractérisation structurale et analyse de la composition des solides récoltés et des phases intermédiaires
ii) Analyse itérative des résultats et modification des conditions expérimentales afin d’obtenir les solides recherchés
iii) Synthèse de matériaux zéolithiques en conditions « vertes » qui incluent une utilisation minimale de l’énergie et un recyclage complet des réactifs
iv) Utilisation de ces matériaux pour réduire les gaz à effet de serre (PAFs) et mitiger la pollution aquatique (zéolithes), deux problèmes aigus de nos sociétés modernes

Poster presentation at 5th Advanced Micro- & Mesoporous materials Symposium (September 6-9, 2013; Golden sands, Bulgaria)
Title: Rheological properties of zeolite precursor gels having different aluminium content
Authors: A. Palcic, J. Bronic, V. Valtchev

Oral presentation at 5th Advanced Micro- & Mesoporous materials Symposium (September 6-9, 2013; Golden sands, Bulgaria)
Title: Synthesis of copolymerized porous aromatic frameworks (PAFs) with high CO2 storage properties
Authors: T. Ben, S. Qiu

Notre projet se focalise sur la synthèse de matériaux zéolithiques microporeux, en particulier la compréhension fine de leur mécanisme de formation. Les zéolithes et les matériaux zéolithiques en général sont actuellement largement étudiés et appliqués dans des domaines tels que l’échange ionique, les procédés catalytiques, l’adsorption, les capteurs, la santé, les nanotechnologies… Les zéolithes sont intrinsèquement respectueuses de l’environnement et leur utilisation dans des applications nouvelles serait bénéfique. La compréhension des facteurs influençant leur mécanisme de synthèse (nucléation et croissance cristalline) est vitale pour aider à la conception rationnelle de structures possédant des propriétés spécifiques telles leur structure, composition chimique, la taille et forme de leurs cristaux, stabilité, réactivité. Les MOFs (Metal Organic Frameworks) et les PAFs (Porous Aromatic Frameworks) ont également retenu l’attention croissante des scientifiques académiques et industriels de par leur grande capacité d’adsorption de gaz à effet de serre.
Le dénominateur commun des recherches proposées dans ce projet est que la synthèse de zéolithes (équipe Française) et PAFs (équipe Chinoise) se déroulera à température ambiante. Cette approche permet de ralentir suffisamment les vitesses de cristallisation afin d’étudier les intermédiaires réactionnels en conditions quasi in-situ. Des informations détaillées sur les phases présentes, les inhomogénéités présentes à différents stades de leur formation et des transformations de gels réactionnels seront ainsi obtenues. Cette approche permettra également un contrôle fin des cinétiques de cristallisation et donc d’isoler des phases qui ne le sont pas par des techniques plus conventionnelles. Ces basses températures permettent également de synthétiser directement des zéolithes sur des supports sensibles à la température. Les zéolithes, PAFs et leurs composites seront ensuite utilisés pour éliminer des gaz à effet de serre et purifier des eaux polluées.
En pratique, le projet comprend les phases suivantes :
i) Dévelopment et optimisation de protocoles de synthèse et leur application à la préparation de zéolithes et PAFs ; ce travail inclura l’évolution en fonction du temps des conditions de synthèse et l’influence des compositions initiales. Ceci éclairera la dynamique, cinétique, distribution spatiale… de la transformation des gels (suspensions) en solides cristallins
ii) Caractérisation structurale et analyse de la composition des solides récoltés et des phases intermédiaires
iii) Analyse itérative des résultats et modification des conditions expérimentales afin d’obtenir les solides recherchés
iv) Synthèse de matériaux zéolithiques en conditions « vertes » qui incluent une utilisation minimale de l’énergie et un recyclage complet des réactifs
v) Utilisation de ces matériaux pour réduire les gaz à effet de serre (PAFs) et mitiger la pollution aquatique (zéolithes), deux problèmes aigus de nos sociétés modernes
Ce projet est basé sur deux groupes possédant chacun une masse critique et une excellence reconnue au niveau mondial dans leurs compétences de cœur, par ailleurs très complémentaires. Ainsi l’équipe française se focalisera sur la synthèse rationnelle de zéolithes classiques alors que l’équipe chinoise s’intéressera à des matériaux récemment découverts (PAFs). Ces études parallèles suivront donc par une méthodologie similaire deux classes importantes de matériaux microporeux qui permettront une comparaison objective de la préparation et des applications de ces matériaux dans le cadre général d’un développement durable.

Coordinateur du projet

Monsieur Valentin VALTCHEV (Laboratory of Catalysis and Spectroscopy) – valtchev@ensicaen.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

JL Jilin University
LCS Laboratory of Catalysis and Spectroscopy

Aide de l'ANR 171 600 euros
Début et durée du projet scientifique : mars 2013 - 42 Mois

Liens utiles

Inscrivez-vous à notre newsletter
pour recevoir nos actualités
S'inscrire à notre newsletter