Résultats scientifiques: Les MOFs sous pression sont liquides à plus basse température

 


Les MOFs (Metal-Organic Frameworks), sortes de matériaux « cages », sont des matériaux nanoporeux présentant un potentiel industriel important, notamment pour la capture et la séparation des molécules de gaz.


Dans un article publié dans la revue Nature Materials, l’équipe Chimie Théorique et Modélisation de l’Institut de recherche de Chimie Paris (CNRS/Chimie ParisTech)1 a montré que l’application simultanée d’une haute pression et d’une température élevée sur les matériaux ZIF-62 et ZIF-4 de cette famille permet d’accéder à de nouvelles phases de ces matériaux,  présentant des comportements jusqu’ici inconnus. Les scientifiques ont étudié ces matériaux par une combinaison large de techniques expérimentales et théoriques, incluant la diffraction des rayons X in situ, la spectroscopie Raman, la microscopie optique et la simulation moléculaire.

Ces études révèlent que les MOFs fondent pour donner l’état liquide à des températures plus basses à pression intermédiaire qu’à pression ambiante (par exemple 360 °C environ à une pression de 2 GPa, contre 410 °C à pression ambiante). Cette découverte permettrait
de réduire à la fois la coûteuse montée en température et la décomposition des composés par chauffage à pression ambiante, deux inconvénients des synthèses actuelles des verres de MOFs. De plus, les composés ainsi formés par trempe du liquide présentent une porosité permanente et accessible. Ces résultats ouvrent une nouvelle voie vers la synthèse de verres de MOFs fonctionnels à des températures et pressions plus facilement accessibles par les industriels.

1. En collaboration avec les universités de Cambridge et d’Édimbourg (Royaume-Uni), Aalborg (Danemark), de Californie (USA), de Massey (Nouvelle-Zélande).


Référence de l’article:
Remo N. Widmer, Giulio I. Lampronti, Simone Anzellini, Romain Gaillac, Stefan Farsang, Chao Zhou, Ana M. Belenguer, Craig Wilson, Hannah Palmer, Annette K. Kleppe, Michael T. Wharmby, Xiao Yu, Seth M. Cohen, Shane G. Telfer, Simon A. T. Redfern, François-Xavier Coudert, Simon G. MacLeod, Thomas D. Bennett, Pressure Promoted Low-Temperature Melting of Metal-Organic Frameworks inNature Materials – Février 2019
https://doi.org/10.1038/s41563-019-0317-4

Tous les détails sur le site de l’Institut de Chimie du CNRS

 

crédits image: F-X Coudert