Dans leur article de 2005 dans le Journal of the American Chemical Society, qui marque le coup d’envoi des travaux dédiés à la mise en forme et/ou à la structuration des PCP, Fischer et al. suggéraient que des matériaux composites d’intérêt seraient très probablement obtenus par construction de polymères de coordination poreux dans les canaux de membranes d’alumine poreuses.251
Les travaux développés dans le cadre de cette thèse sont dédiés à l’élaboration de ce type de matériaux composites, dans lesquels des membranes d’alumine (diamètre de pore moyen ≈ 230 nm ; épaisseur : 60 µm) doivent jouer le rôle de matrice et de coque protectrices
77 pour des cristaux sub-micrométriques de polymère de coordination microporeux. Si la membrane doit permettre de faciliter la manipulation du PCP grâce à la formation du composite, l’intérêt de ces travaux s’inscrit aussi dans la problématique plus générale de la mise en forme/structuration des matériaux moléculaires dans des milieux confinés.
Parmi les composites évoqués dans ce chapitre, plusieurs exemples traitent de la construction de PCP à la surface de membranes d’alumine (partie III.1), aucun ne s’intéresse par contre à ce qui se passe à « l’intérieur » des canaux de la membrane. Les composites décrits dans la partie III.2 concernent des matrices inorganiques présentant des diamètres de pores élevés (de l’ordre de la centaine de micron à plusieurs millimètres dans les monolithes de cordiérite) 370, 371 ou des diamètres de pores du même ordre de grandeur mais des
épaisseurs moindres361, 372 (ou des porosités hiérarchiques)362 que celles présentées par les
membranes envisagées comme substrat dans la présente étude.
Dans le chapitre 2, nous identifions les conditions expérimentales permettant la formation des cristaux de PCP dans les canaux de la membrane, HKUST-1 a été choisi comme composé modèle. Parmi les différentes approches envisagées, c’est une approche étape par étape, réalisée à température ambiante en filtrant les réactifs à tour de rôle dans la membrane, qui a donné les résultats les plus convaincants. L’influence de paramètres expérimentaux comme l’ordre d’introduction des réactifs, leurs concentrations, leurs temps de contact avec la matrice inorganique, et la nature du solvant employé, a été explorée pour aboutir à une méthode de synthèse optimisée. Une stratégie a aussi été développée dans l’optique de limiter la formation des cristaux de PCP au niveau des faces externes de la membrane, en faveur de leur croissance sélective dans les canaux.
L’expérience acquise a été exploitée dans le chapitre 3 pour étendre cette approche à d’autres polymères de coordination poreux formés, comme HKUST-1, à partir de sels métalliques d’acétates et du ligand organique H3-BTC. La possibilité d’utiliser le ligand H2-
BDC en lieu et place de cette dernière molécule a aussi été envisagée. Ainsi, en plus de l’association H3-BTC/acétate de cuivre conduisant à HKUST-1, des associations H3-
BTC/acétate de fer et H3-BTC/acétate de zinc ont été réalisées, tout comme celles impliquant
le ligand H2-BDC et les acétates de cuivre, fer, et zinc, respectivement. Les résultats obtenus
dépendent fortement des caractéristiques intrinsèques du matériau moléculaire formé dans chaque cas, et des interactions membrane/ligand/métal qui s’établissent au moment de la formation de ce dernier.
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