Ordre et désordre dans les zéolithes à différentes échelles

par Vasyl Veremeienko

Projet de thèse en Chimie et Physico-Chimie des Matériaux

Sous la direction de Bruno Alonso et de Julien Haines.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques Balard , en partenariat avec ICGM - Institut Charles Gerhardt de Montpellier (laboratoire) et de MACS - Matériaux Avancés pour la Catalyse et la Santé (equipe de recherche) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    La thèse a pour objectif l'étude du degré de désordre dans des zéolithes (famille de cristaux alumino-silicates microporeux) causé par des interactions intermoléculaires à courte et longue portée mettant en jeu la charpente inorganique et les espèces moléculaires présentes dans la porosité. L'approche envisagée comprend la synthèse des matériaux et des caractérisations poussées en RMN et DRX associées à des calculs quantiques DFT. L'étude du désordre au sein des matériaux est un champ de recherches qui reste d'une très grande actualité.[1] Nous nous intéressons ici au désordre créé au niveau de la structure cristalline des zéolithes par des défauts ponctuels (charges, silanols), le positionnement des agents directeurs de structure (SDA) et la dimensionnalité des cristaux (3D vs. 2D).[2,3] Aussi, nous cherchons à décrire les distributions plus ou moins ordonnées d'hétéro-éléments (Al, B, Ga) introduits dans la charpente silicique.[4] Les zéolithes de topologie MFI (silicalite-1, ZSM-5) possèdent les caractéristiques intéressantes pour ces études (complexité, richesse des matériaux, applications). Leur composition et leur degré de désordre seront modulés par : 1) l'emploi de SDA tétraalkylammonium asymétriques ou doubles (diquats); 2) la composition de la charpente (silice, insertion d'hétéro-éléments, contre-anions); 3) la dimensionnalité des zéolithes (3D vs. 2D). Ces informations pourront en retour permettre de mieux comprendre les mécanismes de synthèse, de moduler le degré de désordre, et donc d'améliorer les applications potentielles. Cet ensemble de zéolithes seront étudiées par : 1) RMN du solide : distribution de charges (RMN 14N), conformations des SDA (RMN 13C), proximités spatiales dans la charpente (2D 29Si-X et 1H-X). 2) Diffraction et diffusion des RX : ordre grande distance (monocristaux, poudres), courtes distances (PDF), localisation des molécules confinées (cartes Fourier). 3) Chimie théorique : calcul de paramètres cristallins et RMN à partir de modèles quantiques.

  • Titre traduit

    Order and disorder in zeolites across different length scales


  • Résumé

    The thesis aims to study the degree of disorder in zeolites (family aluminosilicate microporous crystals) created by intermolecular interactions at short and long range involving the inorganic framework and the molecular species which present in the pores. The proposed approach includes materials synthesis and characterization of advanced NMR and XRD associated with quantum DFT calculations.