Ecoconception de matériaux mésoporeux multifonctionnels – MESOPIC

Le projet MESOPIC vise à développer une voie nouvelle d’élaboration de matériaux mésoporeux multifonctionnels, qui limite le nombre d’étapes et permet le recyclage des auxiliaires de synthèse.
Son principe repose sur la conception d’agents structurants micellaires qui résultent de l’assemblage par complexation électrostatique (Poly Ions Complexation, PIC) de plusieurs copolymères double-hydrophiles (DHBC) et d’un polyélectrolyte de charge opposée (l’auxilliaire de micellisation). Des matériaux hybrides mésostructurés sont obtenus par coprécipitation de silice autour de ces micelles PIC. A l’issue de la condensation inorganique, l’auxiliaire de micellisation est élué (plutôt que calciné) pour révéler la porosité tandis que tout ou partie des polymères DHBC est maintenu dans le matériau final pour le fonctionnaliser.
La mise en œuvre du projet nécessite la synthèse de copolymères séquencés, dont l’un des blocs porte les groupes fonctionnels (acides) du matériau final tandis que l’autre bloc neutre assure l’ancrage des polymères dans la silice. Des matériaux mésoporeux fonctionnalisés seront synthétisés et caractérisés par leur structure, leur porosité et leur taux de fonctionnalisation. Leurs performances catalytiques seront évaluées et comparées. Par un jeu de formulation des constituants des micelles PIC et l’ajustement des conditions physico-chimiques d’élution des auxiliaires de micellisation, cette voie nouvelle doit permettre de faire varier le taux de fonctionnalisation et d’accéder au meilleur compromis fonctionnalité/accessibilité du matériau poreux. De plus, elle doit permettre de combiner plusieurs types de fonctions (acides de différentes forces) dans un même matériau ce qui permettrait l’intensification d’un procédé.
La réussite du projet repose sur une maîtrise de la synthèse de copolymères fonctionnels, de la réversibilité de la formation des micelles PIC, de leur comportement lyotrope et sur la capacité de DHBC différents mais de même signe à former des micelles mixtes en présence d’un polyélectrolyte de charge opposée. Ces deux derniers points étant encore peu explorés, le projet intègre des études physico-chimiques expérimentales et théoriques du comportement de phase des complexes électrostatiques de DHBC, de la composition des micelles mixtes, leur structure interne et leur stabilité.
Le projet MESOPIC est porté par l’Institut Charles Gerhardt de Montpellier dont deux équipes sont impliquées, l’une pour ses compétences en chimie macromoléculaire, l'autre pour ses compétences en synthèse de matériaux poreux et catalyse. Les compétences en physico-chimie expérimentale sont apportées par des chercheurs de l’Institut de Biochimie Max Mousseron et du Laboratoire Charles Coulomb, tous deux à Montpellier. Enfin, le projet bénéficiera de l’expertise en physique de l’assemblage des copolymères d’un théoricien de l’IPREM de Pau.
Le soutien demandé à l’ANR pour une durée de 48 mois serait affecté pour un peu plus de sa moitié à l’embauche de deux doctorants expérimentateurs et d’un post-doctorant théoricien.