Les cadres métal-organique améliorent le captage du carbone

Les armatures métal-organique (MOFs) sont des composés polyvalents dont la structure cristalline contient des pores de taille nanométrique. En raison de leurs nanopores, les MOF sont maintenant utilisés dans un large éventail d'applications, y compris la séparation des produits pétrochimiques, l'imitation de l'ADN et l'élimination des métaux lourds, des anions fluorés, de l'hydrogène et même de l'or de l'eau.

La séparation des gaz, en particulier, présente un grand intérêt pour un certain nombre d'industries, telles que la production de biogaz, l'enrichissement de l'air dans le travail des métaux, la purification du gaz naturel et la récupération de l'hydrogène des usines d'ammoniac et des raffineries de pétrole. "La structure'treillis' flexible des armatures métal-organique absorbe des molécules de gaz encore plus grosses que sa fenêtre poreuse, ce qui rend difficile une séparation membranaire efficace", explique Kumar Varoon Agrawal, titulaire de la Chaire GAZNAT en procédés de séparation avancés de l'EPFL Valais Wallis. 

Aujourd'hui, les scientifiques du laboratoire d'Agrawal ont grandement amélioré la séparation des gaz en rigidifiant la structure du réseau MOF. Pour ce faire, ils ont utilisé une nouvelle méthode de "traitement thermique rapide post-synthétique", qui consistait essentiellement à cuire pendant quelques secondes à 360°C, à 360°C, une armature populaire du MOF appelée ZIF-8 (zéolithique imidazolate 8). 

La méthode a considérablement amélioré les performances de séparation des gaz du ZIF-8, en particulier en ce qui concerne le " captage du carbone ", un procédé qui capte les émissions de dioxyde de carbone produites par l'utilisation de combustibles fossiles et les empêche de se retrouver dans l'atmosphère. "Pour la première fois, nous avons obtenu des performances de tamisage du dioxyde de carbone commercialement attrayantes pour une membrane MOF ", explique M. Agrawal. 

Les scientifiques attribuent l'amélioration à un rétrécissement des paramètres du réseau qui rend les liaisons chimiques du MOF plus rigides. La composition chimique essentielle, l'environnement de liaison et la cristallinité du matériau n'ont pas été affectés par le nouveau procédé. 

"Le traitement thermique rapide est une technique facile et polyvalente qui permet d'améliorer considérablement la performance de séparation des gaz des membranes MOF ", explique Agrawal. "En rigidifiant le treillis, nous pouvons effectuer efficacement un certain nombre de séparations."