Les structures métallo-organiques (MOF) sont des composés polyvalents hébergeant des pores de taille nanométrique dans leur structure cristalline. En raison de leurs nanopores, Les MOF sont maintenant utilisés dans un large éventail d'applications, y compris la séparation des produits pétrochimiques, imitant l'ADN, et éliminer les métaux lourds, anions fluorure, hydrogène, et même l'or de l'eau.

La séparation des gaz en particulier est d'un grand intérêt pour un certain nombre d'industries, comme la production de biogaz, enrichissement de l'air dans le travail des métaux, épuration du gaz naturel, et récupérer l'hydrogène des usines d'ammoniac et des raffineries de pétrole. « La structure flexible en « réseau » des structures métallo-organiques absorbe des molécules de gaz encore plus grandes que sa fenêtre de pores, ce qui rend difficile la réalisation d'une séparation membranaire efficace, " dit Kumar Varoon Agrawal, qui détient la Chaire GAZNAT pour les séparations avancées à l'EPFL Valais Wallis.

Maintenant, les scientifiques du laboratoire d'Agrawal ont considérablement amélioré la séparation des gaz en rendant la structure en treillis MOF rigide. Ils l'ont fait en utilisant une nouvelle méthode de "traitement thermique rapide post-synthétique", qui consistait essentiellement à cuire un MOF populaire appelé ZIF-8 (cadre d'imidazolate zéolitique 8) à 360 ° C pendant quelques secondes.

La méthode a considérablement amélioré les performances de séparation des gaz du ZIF-8 - en particulier dans la "capture du carbone", un procédé qui capte les émissions de dioxyde de carbone produites par l'utilisation de combustibles fossiles, l'empêchant de pénétrer dans l'atmosphère. "Pour la première fois, nous avons atteint des performances de tamisage de dioxyde commercialement intéressantes avec une membrane MOF, " dit Agrawal.

Les scientifiques attribuent l'amélioration à un rétrécissement des paramètres du réseau qui rend les liaisons chimiques du MOF plus rigides. La composition chimique essentielle, environnement de liaison, et la cristallinité du matériau n'a pas été affectée par la nouvelle procédure.

« Le traitement thermique rapide est une technique simple et polyvalente qui peut considérablement améliorer les performances de séparation des gaz des membranes MOF, " dit Agrawal. " En rendant le treillis rigide, nous pouvons effectuer efficacement un certain nombre de séparations."