Purifier l'eau grâce à des nanofeuilles hydrophobes
Publié par Adrien le 31/08/2019 à 08:00
Source: CNRS INC
Couches extrêmement fines, les nanofeuilles 2D suscitent l'intérêt des scientifiques, notamment pour la purification de l'eau par filtration. Alors que les matériaux actuels gonflent trop souvent dans l'eau, des chercheurs du CNRS, de la Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du théologien du XIIIe siècle Robert de Sorbon, le fondateur du collège de Sorbonne, collège dédié à la...) et de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Montpellier ont modifié chimiquement des nanofeuilles de disulfure de molybdène (MoS2) afin de les rendre hydrophobes. Ces travaux, publiés dans Nature Materials, montrent en plus que ce matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en...) peut filtrer environ 90 % des polluants, micropolluants et du sel de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.).


Vues macroscopique et microscopique d'une membrane à base des feuillets de MoS2 hydrophobes. © Damien Voiry.

Les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) 2D sont intensivement étudiés pour la filtration (La filtration est un procédé de séparation permettant de séparer les constituants d'un mélange qui possède une phase liquide et...) des espèces chimiques. Ils se présentent alors sous forme de membranes constituées de couches de matériaux de seulement quelques atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se...) d'épaisseur. Les oxydes de graphène (Cet article ne doit pas être confondu avec l’article graphème.) se montrent particulièrement efficaces, mais ils gonflent dans l'eau et se dégradent. Comme alternative, des chercheurs du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), de la Sorbonne et de l'université de Montpellier proposent d'utiliser des nanofeuillets de disulfure de molybdène (MoS2) dont ils ont modifié la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle...) de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...). Le MoS2, naturellement lamellaire, est ainsi exfolié sous forme de nanofeuilles de trois atomes d'épaisseur, soit 0,6 nanomètre, ensuite réempilées sous forme de membrane. La distance entre les nanofeuilles superposées forme des pores qui filtrent les molécules ou les sels contaminant l'eau. Les chercheurs ont ensuite ajouté des groupements méthyles, hydrophobes, à la surface des couches de MoS2. L'eau interagit ainsi moins avec le matériau, ce qui limite sa dégradation et accélère la filtration. Les contaminants, plus gros que les molécules d'eau, sont en revanche bloqués. Environ 90 % des micropolluants (hormones, principes actifs de médicament (Un médicament est une substance ou une composition présentée comme possédant des propriétés curatives, préventives ou administrée en vue d'établir un diagnostic. Un médicament est...), etc.) et du sel de l'eau sont alors éliminés, alors que l'accès à l'eau potable (Une eau potable est une eau devant satisfaire à un certain nombre de caractéristiques la rendant propre à la consommation humaine.) est un problème sanitaire et géopolitique (La géopolitique désigne tout ce qui concerne les rivalités de pouvoirs ou d’influence sur des territoires et les populations qui y vivent, c'est-à-dire l'étude des rapports de forces entre...). Ces résultats montrent également l'importance du contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de la chimie de surface et de l'espacement des couches pour améliorer les performances des membranes de filtration.

Ces travaux rassemblent des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) européen des membranes (IEM, CNRS/Université Montpellier/ENSCM), du Laboratoire Charles Coulomb (L2C, CNRS/Université de Montpellier), de l'Institut des matériaux de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne et...) Centre (IMPC, CNRS/Sorbonne Université/ESPCI Paris) et du Laboratoire de chimie de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) condensée de Paris (LCMCP, CNRS/Sorbonne Université).

Référence

Lucie Ries, Eddy Petit, Thierry Michel, Cristina Coelho Diogo, Christel Gervais, Chrystelle Salameh, Mikhael Bechelany,Sébastien Balme, Philippe Miele, Nicolas Onofrio, Damien Voiry.
Enhanced sieving from exfoliated MoS2 membranes via covalent functionalization
Nature Materials - 26 août 2019
DOI: 10.1038/s41563-019-0464-7
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