Matériaux hybrides multifonctionnels pour la capture et la détection de composés organiques volatiles : application à la conservation préventive des objets du patrimoine

par Kevin Dedecker

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Christian Serre et de Bertrand Lavedrine.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes , en partenariat avec Institut Lavoisier de Versailles (laboratoire) et de Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    Lors de leur stockage ou de leur exposition, les matériaux du patrimoine sont soumis à des processus physico-chimiques d'altération liés à leur environnement en particulier les polluants primaires (dioxyde de soufre ; oxydes d'azote), secondaires (ozone) ou composés organiques volatils (COVs) et les aérosols de sources diverses (naturelles ou anthropiques). Il a été démontré que ces gaz se comportent comme des agents de corrosion, d'hydrolyse et d'oxydation. Ce projet porte sur la conception de nouveaux matériaux hybrides multifonctionnels associant des solides hybrides poreux cristallisés de type MOFs (Metal Organic Frameworks) et des nanoparticules métalliques en vue d'adsorber et/ou détecter sélectivement des COVs dans les conditions ambiantes (50 % d'humidité, température ambiante). L'objectif du projet QUAM est de prévenir l'altération de différents matériaux du patrimoine (polymères synthétiques et naturels, métaux, etc.) quand ils sont conservés dans un environnement pollué. Les remarquables propriétés d'adsorption (sensibilité, sélectivité, capacité…) et la grande versatilité des MOFs (acidité, balance hydrophile/hydrophobe, taille/forme des pores…) seront utilisées pour pré-concentrer ou sélectionner les polluants tandis que les nanoparticules métalliques (Au, Pd@Au) permettront de détecter leur présence, en permettant de concevoir aussi de nouveaux capteurs optiques directement utilisables dans une vitrine d'un musée ou dans une réserve.

  • Titre traduit

    Multifunctional Hybrid materials for the capture and detection of volatil organic molecules : application to the protection of historic materials


  • Résumé

    During their storage or their exposure, The materials of heritage are subject to physico-chemical alteration process linked to their environment in particular the primary pollutants (sulfur dioxide; nitrogen oxide), secondary (ozone) or versatil organic compounds (VOCs) and the aerosols from different sources (natural or anthropic). It was shown these gases behave like corrosion, hydrolysing agent and oxidant. This project is about the design of new multifunctional hybrid materials combining porous hybrid cristallized solids MOFs (Metal Organic Frameworks) type and metal nanoparticles in the order to adsorb and/or to detect selectively VOCs in environmental conditions (50% of moisture, room temperature). The objective of this QUAM project is to prevent the alteration of different materials of heritage (synthetic and natural polymers, metals, etc.) when they are stored in a polluted environment. The remarkable adsorption properties (sensitivity, selectivity, capacity,...) and the great versatility of MOFs (acidity, hydrophilic/hydrophobic balance, size/form of pores...) are used to preconcentrate or select the pollutants while metal nanoparticles (Au, Pd@Au) will allow detecting their presence, by allowing to design new optical detectors directly usable in a showcase of a museum or in a reserve.