En route vers des catalyseurs à larges pores
Toute personne ayant suivi un cours de base en chimie - ou fait quelques expériences dans une cuisine - sait que de nombreuses réactions peuvent être accélérées par chauffage ou par brassage. Cependant, l'augmentation significative des réactions permettant de produire des produits chimiques à l'échelle industrielle nécessite généralement l'utilisation de catalyseurs. Les matériaux microporeux écologiques de type zéolite ont de plus en plus remplacé des catalyseurs plus agressifs dans la synthèse chimique, notamment pour les produits de la pétrochimie. Leur synthèse nécessite généralement d'ajouter des agents directeurs de structure (ADS) pour guider la cristallisation. Le traitement chimique des substrats moléculaires plus larges qui sont communs à l'industrie pharmaceutique et à la chimie fine dépend fortement de catalyseurs à pores extra larges, mais l'augmentation de la taille de pore des matériaux de type zéolite pose des problèmes. Des scientifiques ont cherché une solution à cet obstacle dans le cadre du projet NEWSDASFORALPOS (Use of newly designed organic molecules as large and efficient structure directing agents for the synthesis of microporous aluminophosphates) financé par l'UE. Le cœur du problème a été d'augmenter la taille des ADS pour augmenter la taille des pores, étant donné que l'efficacité des ADS pour diriger la formation de cadre baisse pour des tailles de molécule plus importantes. L'équipe a combiné deux opportunités importantes: les aluminophosphates microporeux (AIPO) comme solution de remplacement prometteuse aux zéolites à cause de leur nature hydrophile, et l'utilisation de la chimie supramoléculaire pour permettre l'auto-assemblage de grands ADS hydrophiles. Les interactions hydrophiles entre les ADS et les AIPO peuvent augmenter l'efficacité de la direction de la formation de cadres. Les ADS hydrophiles peuvent également interagir avec les molécules d'eau elles-mêmes, formant des agrégats qui peuvent créer des pores encore plus grandes. Les chercheurs ont ainsi ciblé le développement de grands ADS hydrophiles spécifiques pour les cadres d'AIPO. Les amines aromatiques peuvent s'auto-assembler en agrégats multimoléculaires via des interactions intermoléculaires entre les anneaux, ce qui ouvre une piste pour augmenter la taille des ADS. Plusieurs ADS ont été synthétisés et testés, aboutissant à diverses structures de cadre. Pour la première fois, un cadre basé sur un auto-assemblage supramoléculaire très fort a pu être observé. Les chercheurs ont identifié les facteurs chimiques qui guident la chimie supramoléculaire des amines aromatiques et élucidé la manière dont la chimie gouverne l'activité de direction de structure des ADS qu'ils forment. L'équipe NEWSDASFORALPOS a ainsi ouvert la voie à une conception rationnelle de nouveaux ADS auto-assemblés efficaces pour les catalyseurs d'AIPO, ouvrant la voie à un développement accéléré.
Mots‑clés
Catalyseurs, microporeux, zéolite, agents directeurs de structure, aluminophosphates microporeux
