[News] Des cristaux poreux ultra stables pour la capture du CO2 et la catalyse

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[News] Des cristaux poreux ultra stables pour la capture du CO2 et la catalyse

Message par Adrien » 22/05/2019 - 8:00:07

Cristaux poreux boostés par des liaisons chimiques fortes, les covalent organic frameworks (COF) accueillent de nouveaux membres dans leur famille grâce à des chercheurs du Laboratoire catalyse et spectrochimie (LCS, CNRS/ENSICAEN/Université Caen Normandie) et de l’Université Jilin en Chine dans le cadre d’un laboratoire international associé (LIA « Zéolithes »). Ces COF à base de polyaryléther (PAE) présentent une stabilité chimique hors norme. Selon ces travaux, publiés dans Nature Chemistry, ils sont particulièrement adaptés à des applications de catalyse dans des milieux très agressifs, ainsi que pour la capture de molécules, dont le CO2.

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Structure des PAE-COF JuC-505 et JuC-506. © Guan et al.
Présents aussi bien dans le monde du vivant que dans les matériaux de pointe, les cristaux sont formés par la répétition et l’agencement d’un atome, d’une molécule ou d’un ion en un motif régulier. Dans les covalent organic frameworks (COF), ces motifs, des molécules organiques, sont en plus attachés à leurs voisins par une liaison covalente: le partage de deux électrons. Cela confère au matériau une excellente stabilité chimique. Des chercheurs du Laboratoire catalyse et spectrochimie (LCS, CNRS/ENSICAEN/Université Caen Normandie), de l’université chinoise de Jilin et de l’université américaine du Delaware ont repoussé les limites des COF en concevant les premiers à base de polyaryléther (PAE), des polymères composés d’éthers cycliques.

Ces PAE-COF se présentent sous forme de cristaux poreux et offrent des avantages majeurs. D’abord, ils restent stables quelles que soient les conditions de pH et d’oxydoréduction. Leur stabilité chimique surpasse ainsi celle de tous les matériaux poreux, y compris les zéolithes pourtant très connues par leur stabilité. Ces nouveaux COF pourraient remplacer certains catalyseurs, un domaine où les variations de pH sont importantes. Puisqu’ils ne réagissent pas avec les produits auxquels ils sont mélangés, les PAE-COF sont particulièrement réutilisables et faciles à récupérer. Ils supportent cependant mal les températures supérieures à 300 degrés Celsius. Enfin, les PAE-COF fonctionnent comme d’excellents tamis moléculaires, afin de capturer des éléments et des espèces chimiques indésirables. Les chercheurs s’en sont servi avec succès pour enlever toutes traces d’antibiotiques dans de l’eau. Les PAE-COF présentent ainsi les meilleures performances connues pour l’adsorption et de la séparation sélective du CO2 et de l’azote à température ambiante et à zéro degré Celsius. Deux gaz qui doivent être séparés du méthane, un gaz dont l’exploitation va augmenter.

Référence

Xinyu Guan, Hui Li, Yunchao Ma, Ming Xue, Qianrong Fang, Yushan Yan, Valentin Valtchev et Shilun Qiu.
Chemically stable polyarylether-based covalent organic frameworks.
Nature Chemistry, 08 April 2019.
https://doi.org/10.1038/s41557-019-0238-5

Source: CNRS INC

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