Modélisation et simulation moléculaire des zéolithes
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Journée Scientifique du GFASH – 2 juillet 2010 Modélisation et simulation moléculaire des zéolithes Anne Boutin ENS, département de Chimie UMR « PASTEUR » Physico-chimie en milieu confiné Thermodynamique" Structure et dynamique" Effet de confinement" Propriétés électroniques" Réactivité dans le fluide" Effet dʼinterface" Simulation moléculaire et théorie analytique Les zéolithes • Aluminosilicates cristallins = T=Si,Al • Matériaux microporeux ▫ Grande surface spécifique ▫ Taille des pores (4 – 15 Å) ▫ Régularité des pores • Zéolithes cationiques ▫ Na+, K+, Cs+, Rb+, Ba2+, Co2+ … Modélisation des zéolithes Structure Propriétés Structure de la charpente Thermodynamique de l’adsorption Séparation, stockage Nombre de cations, nature des cations et localisation des cations. Simulation moléculaire Échange ionique Taux d’hydratation Localisation des atomes d’aluminium Modélisation des zéolithes Structure Propriétés Structure de la charpente Thermodynamique de l’adsorption Séparation, stockage Faujasite Na16Co40X Nombre de cations, nature des cations et localisation des cations. NaY KY BaY KBaY Simulation moléculaire Catalyse Expérience Simulation Échange ionique Taux d’hydratation Expérience Simulation MEL (Si,Al) Localisation des atomes d’aluminium Adsorption d eau dans la Na52Y Isothermes d’échange, cations alcalins, NaY Thermodynamique de l’eau confinée matériau hydrophile" matériau hydrophobe" zéolithe cationique" zéolithe purement silicée" P° faujasite NaY // Pads < Psat adsorption dʼeau vapeur" silicalite-1 Pads > Psat intrusion dʼeau liquide" PO 3500 Pa" // Expériences : Bellat et al. Expériences : Patarin et al. Thermodynamique de l’adsorption Physico-chimie en milieu confiné Confinement à l’échelle nanométrique Effet d’interface Effet de taille finie Effets sur les propriétés du fluide Structure Dynamique Thermodynamique Propriétés électroniques Réactivité Diffusion Deau Dipôle de l’eau eau pure eau confinée ~ Délectron Réseau de collaboration • Expériences ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ J.-P. Bellat, G. Weber, ICB, Dijon J. Patarin, LMPC, Mulhouse M.-A. Springuel-Huet, CMCP, UPMC, Paris F. Di Renzo, A. Galarneau, ICG, Montpellier C. Lecomte, CRM2, Nancy F. Porcher, CEA, Saclay P. Massiani, H. Guesmi, LRS, UPMC, Paris M. Mostafavi, LCP, Orsay Thèmes abordés et projets Adsorption sélective dans les zéolithes L’eau dans les zéolithes hydrophobes Adsorption dans les MOFs Flexibles Hystérésis dans les Mésoporeux « greffés » Localisation des cations • Modélisation et théorie ▫ ▫ ▫ ▫ A.H. Fuchs, F.-X. Coudert, CNRS & Chimie Paris-Tech, Paris B. Coasne, ICG, Montpellier Stabilité des matériaux sous hydratation C. Mellot-Draznieks, RI, Londres A.V. Neimark, Rudgers University, USA • Département de Chimie de l’ENS ▫ Daniel Borgis ▫ Rodolphe Vuilleumier • Industriels ▫ IFP (15 ans de collaboration, code « Gibbs ») ▫ Air Liquide Autres Projets: DFT classique Oxydo-réduction de métaux en milieu confiné
