Solides Poreux

Nanosciences IdF Activité Scientifique - Projet de Recherche

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Institut Lavoisier UMR 8637 CNRS - Université de Versailles St Quentin
Directeur : Francis SECHERESSE
Equipe : Solides Poreux

Responsable de l'équipe : Gérard Férey
Personnes concernées : Gérard Férey (PR0, section 33), Thomas Devic (CR2, section 15), Nathalie Guillou (CR1, section 15), Carine Livage (MDC, section 33), Thierry Loiseau (CR1, section 15), Franck Millange (MDC, section 33); Christian Serre (CR1, section 15), 2 doctorants.
Sections CNRS : Principale : 15

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• Activité scientifique de l'équipe:
  - Matériaux inorganiques ou hybrides organiques/inorganiques cristallisés à structures microporeuses ou mésoporeuses
  - Elaboration (synthèse hydrothermale) de solides poreux à partir de nano-briques définies, caractérisation structurale des solides poreux.
  - Design et prédiction de nouvelles topologies structurales à l'aide des méthodes numériques (procédure AASBU).
  - Applications de ces matériaux pour le stockage de gaz (H2, CH4, CO2…), catalyse, etc.
  - Matériaux hybrides luminescents à base de terre rare, en présence de polycarboxylates organiques
  
  
• Résultats obtenus dans les domaines d'action des nanosciences :
  - Synthèse et caractérisation structurales de poly-carboxylates métalliques poreux (V, Cr, Fe, Co, Ni, Al, Ga) Synthèse et utilisation de ligands de type carboxyliques rigides (aromatique).
  - Adsorption des gaz dans les matrices poreuses hybrides (H2, CH4, CO2…)
  - Apport de la simulation numérique pour la résolution structurale de structures à pores géants (paramètres de maille de l'ordre de 70-80 Å, volume de maille à traiter 400 000- 800 000 Å3). Application à la détermination structurale des solides MIL-100 / MIL-101. Ce dernier présente une structure périodique à symétrie cubique très ouverte avec des diamètres de pores de l'ordre de 20 Å et des super-cages de 35 Å de diamètre environ.
  - Amélioration des rendements de luminescence dans les matériaux hybrides à base de terre rare.
  
  
  Figure : (gauche) vue de la structure du terephthalate métallique MIL-53 (Al, Cr, Fe, V) montrant les tunnels uni-dimensionnels. Ce solide (surface BET 1000-1100 m2/g) peut adsorber différent gaz tels que l'hydrogène par exemple (jusqu'à 3.8%wt à 77K). (milieu) vue de la structure de MIL-100 (basée sur la topologie de la zéolithe MTN)), indiquant l'unité de construction super-tétraédrique composée à partir de la connexion de trimères d'octaèdres CrO6. Les cavités observées dans ce composé sont de l'ordre de 20 à 30 Å .(droite) : cliché d'une photo de microscopie électronique montrant la structure régulière du système de cavités dans le composé MIL-101.
  
  
• Programme de recherche :
  - Synthèse de solides poreux cristallisés mixtes organiques-inorganiques à partir de briques de construction à géométrie contrôlée (" légochimie ").
  - Utilisation des solides MIL-100 / MIL-101 pour leur capacité d'adsorption de molécules en raison de la taille des nanopores (15-30 Å).
  - Utilisation des solides MIL-100 / MIL-101 en tant que nanomoules pour l'incorporation périodique d'espèces nanométriques spécifiques (ex : ZnS).
  - Utilisation des solides hybrides carboxylates métalliques pour leur capacité de stockage et fixation de déchets.
  
  
• Interactions et collaborations en Ile de France :
  - LCMTR, CNRS/Thiais (Dr. M. Latroche) : Stockage de l'hydrogène dans les matériaux hybrides types MOF. LCAES CNRS/ENSCP (Dr. F. Pellé) : Spectroscopie des lanthanides, fluorescence coopérative, vitrocéramiques oxyfluorées dopées Ln pour l'optique
  
  
• Activités d'Enseignement :
  - Enseignement à l'université de Versailles UFR Sciences