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«Solides hybrides poreux cristallisés à base de métaux de transition tétravalents : synthèse exploratoire, cristallisation et préparation à grande échelle» par Florence Ragon

Présentée par : Florence Ragon Discipline : chimie des matériaux Laboratoire : ILV

Résumé :
Les « Metal-Organic Frameworks » (MOFs) sont des solides hybrides poreux cristallins présentant une grande richesse sur le plan de leur composition, structure et porosité. Actuellement, ces phases suscitent un engouement très important pour de nombreuses applications potentielles (stockage, séparation, biomédecine, catalyse…).
Cette thèse porte sur l’étude de MOFs synthétisés à partir de ligands polycarboxylates et de métaux tétravalents (Zr, Ti). L’emploi de métaux à haut degré d’oxydation se justifie par l’obtention de MOFs présentant une stabilité thermique et chimique généralement supérieures à celles des MOFs construits à partir de cations di- ou tri-valents. Durant ce travail, deux approches ont été poursuivies. La première, à caractère exploratoire, concerne d’une part la synthèse et la caractérisation d’une série de solides isoréticulaires nommés MIL-140(Zr) (MIL pour Matériaux de l’Institut Lavoisier) et d’autre part la préparation de nouveaux MOFs à base de titane et d’un ligand carboxyphénolate. Dans une seconde approche, plus appliquée, la mise à l’échelle (multi-grammes) d’une série de MOFs microporeux fonctionnalisés de type UiO-66(Zr) a été réalisée parallèlement à l’étude de leur cristallisation par diffraction in situ à l’aide d’un rayonnement RX synchrotron.

Abstract :
Metal-Organic Frameworks (MOFs) are crystalline porous hybrid solids that present very interesting properties due to their tunable structure, composition and porosity. These phases are currently attracting a great of attention in diverse potential applications (storage, separation, biomedicine, catalysis...).
This thesis is devoted to the study of MOFs synthesized from polycarboxylates and tetravalent metals (Zr, Ti). These high oxidation state metals may lead to MOFs with chemical and thermal stabilities usually higher than MOFs build up from di- and tri-valent cations. During this work, two approaches were undertaken. The first was exploratory and covers the synthesis and characterizations of a series of isoreticular solids named MIL-140(Zr) (MIL stands for « Matériaux de l’Institut Lavoisier »). Furthermore, new titanium phases with a carboxyphenolate linker were studied. In a second approach, synthesis conditions compatible with the gram scale-up of a serie of functionalized microporous MOFs with UiO-66(Zr) type was realized in parallel with the in situ study of the crystallization by synchrotron X-ray diffraction.
Informations complémentaires
Pierre RABU, Directeur de Recherche CNRS, à l’Université de Strasbourg/Département de Chimie des Matériaux Inorganiques (DCMI) - Strasbourg - Rapporteur
Jean-Pascal SUTTER, Directeur de Recherche CNRS, à l’Université Paul Sabatier/Laboratoire de Chimie de Coordination UPR 8241 - Toulouse - Rapporteur
Christian SERRE, Directeur de Recherche CNRS, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire Institut Lavoisier de Versailles (ILV) - Versailles - Directeur de thèse
Peter BEHRENS, Professeur, à l’Université d’Hanovre/Institut de Chimie Inorganique - Hanovre (Allemagne) - Examinateur
Emmanuel CADOT, Professeur des Universités, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire Institut Lavoisier de Versailles (ILV) - Versailles - Examinateur
Patricia HORCAJADA CORTES, Chargée de Recherche CNRS, Habilitée à Diriger des Recherches, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire Institut Lavoisier de Versailles (ILV) - Versailles - Examinateur
Thomas DEVIC, Chargé de Recherche CNRS, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire Institut Lavoisier de Versailles (ILV) - Versailles - Invité
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