Mingyuan FANG
a soutenu sa thèse
le 21 décembre 2021
MOFs et polymères – Elaboration de nouveaux matériaux avec les anciens
MOFs and Polymers-Tailoring new material using old ones
devant le jury composé de :
– Mme Mona SEMSARILAR – Directeur de thèse (IEM)
– M. Stéphane BAUDRON – Rapporteur (Université de Strasbourg)
– M. Manuel TSOTSALAS – Rapporteur (Karlsruher Institut für Technologie (KIT))
– M. Takashi UEMURA – Examinateur (The University of Tokyo)
– M. Christian SERRE – Examinateur (Institut des Matériaux Poreux de Paris, ENS)
– M. Grande DANIEL – Examinateur (Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est)
Résumé :
Les Metal Organic Frameworks (MOFs) sont des matériaux hybrides cristallins et poreux construits par des clusters métalliques et des ligands organiques par les liaisons de coordination. Les MOFs fournissent une structure stable, cristalline et poreuse avec des pores ordonnés. Cependant, leur application est limitée en raison de leur nature insoluble et infusible de la poudre polycristalline de MOF, rendant leur la mise en forme difficile. L’ajout de polymères aux MOF va rendre la flexibilité requise pour améliorer l’aptitude au traitement du matériau hybride résultant. Ce travail se concentre sur la conception et la synthèse de nouveaux hybrides MOF-polymère via trois voies différentes ; de l’approche pré-synthétique aux approches post-synthétiques. La première approche est la bottom-up synthèse des hybrides MOF-polymère assistée par les nanoparticules polymères sphériques. La deuxième approche est basée sur la modification post-synthétiques par les réactions de clic. Et la dernière approche est l’échange de ligand post-synthétique en utilisant un ligand flexible original contenant du trithiocarbonate. Les hybrides MOF-polymère synthétisés ont ensuite été utilisés pour préparer des membranes. Les performances des membranes ont été évaluées via l’absorption et la séparation de différentes espèces actives.
Abstract:
Metal Organic Frameworks (MOFs) are crystalline and porous hybrid materials constructed by metal clusters and organic linkers through coordination bonds. They provide a crystalline porous structure with stable, ordered and uniform pores. However, their application is limited as their insoluble and infusible nature makes their processing and shaping difficult. Addition of polymers to MOFs will provide the required flexibility to enhance the processability of the resulting hybrid material. This work focus on the design and synthesis of novel MOF-polymer hybrids via three different pathways; from pre-synthetic to post-synthetic approaches. First approach is bottom-up polymer assisted synthesis of the MOF-polymer hybrids in the presence of spherical polymer nanoparticles. Second approach is based on post-synthetic click reactions. And the last approach is post-synthetic linker exchange using an original flexible trithiocarbonate containing linker. The synthesized MOF-polymer hybrids were then used to prepare membranes. The membranes performance were evaluated via absorbing and separating different active species.
