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Soutenance de thèse - 27/11/2017

Marie-Alix PIZZOCCARO

 
a soutenu sa thèse le 27 Novembre 2017.

Confinement and grafting of ionic liquids in mesoporous ceramic membranes for the selective transport of CO2

 
Préparée au sein de l’école doctorale Sciences chimiques Balard (ED 459) et de l’unité de recherche - Institut Européen des Membranes (UMR 5635) - .
 
Spécialité : Chimie et physicochimie des matériaux
 
devant le jury composé de :
Mme Vera MEYNEN, Professeur, Université d’Anvers, Belgique - Rapporteur
Mme Margarida COSTA GOMES, Professeur, Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand - Rapporteur
M. David FARRUSSENG, Directeur de Recherche CNRS, IRCELyon, Villeurbanne - Examinateur
M. Richard D. NOBLE, Professeur, Université du Colorado, Boulder (Etats-Unis) - Examinateur
Mme Anne JULBE, Directeur de Recherche CNRS, IEM/ Université de Montpellier - Directrice de thèse
M. Gilles GUERRERO, Maître de Conférence, ICGM/ Université de Montpellier, - Co-encadrant
M. Martin DROBEK, Chargé de Recherche CNRS, IEM/ Université de Montpellier - Invité
M. André AYRAL, Professeur, IEM/ Université de Montpellier - Invité
 
Résumé :

En compétition avec les alcanolamines, les liquides ioniques (LIs) sont connus pour interagir fortement et de façon réversible avec des gaz acides. Les propriétés remarquables des LIs ont conduit à la réalisation de ‘Supported Ionic Liquid Membranes’ (SILMs) qui sont des systèmes continus attractifs pour la séparation de gaz, et notamment du CO2. Dans les SILMs, il est possible d’adapter les propriétés d’adsorption/séparation en modifiant les caractéristiques du support (e.g. composition, structure poreuse, surface spécifique, etc.) et du LI (nature des cations et anions). En dépit de leur relative instabilité dans les procédés de séparation de gaz acides, les supports nanoporeux polymériques sont classiquement utilisés pour préparer des SILMs. Récemment, les supports céramiques poreux ont été considérés pour la réalisation de SILMs en raison de leurs excellentes résistances thermique et mécanique. La plupart de ces systèmes sont préparés par imprégnation/infiltration des LIs dans les pores du support céramique. Ce protocole conduit à la formation de matériaux composites dans lesquels le LI est physiquement piégé dans le support, mais souvent avec une distribution hétérogène du LI et une stabilité limitée dans le temps.
 
Dans ce travail de thèse, réalisé en collaboration entre l’Institut Européen des Membranes (IEM) et l’Institut Charles Gerhardt de Montpellier (ICGM), nous avons développé une nouvelle génération de SILMs, dans lesquelles le LI est confiné dans les pores d’un support en céramique mésoporeux par greffage chimique. La préparation de ces systèmes se fait en trois étapes :
i) Synthèse et caractérisation de nouveaux LIs portant des fonctions de couplage pour assurer leur greffage en surface des pores de la membrane céramique et détermination de la capacité d’absorption du CO2 des différents LIs synthétisés,
ii) Optimisation des paramètres de greffage de ces LIs sur des poudres modèles de γ-Al2O3 et caractérisation des matériaux hybrides obtenus avec mise en évidence du greffage,
iii) Transfert du protocole de greffage optimisé sur des membranes céramiques commerciales γ alumine (fabrication de Grafted Ionic Liquid Membranes - GILMs) et évaluation de leurs performances pour le transport sélectif du CO2.
 
Ce travail, basé sur une approche originale, associant de nouveaux liquides ioniques et un nouveau concept de membrane à base de liquide ionique supporté, montre, au travers de plusieurs exemples l’intérêt d’une approche multi-étapes pour le développement de systèmes membranaires de séparation du CO2.

 

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