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  • Charpentes d'oxyde de fer à structure de pores hiérarchiques issues de la pyrolyse de nanocristaux bleus de Prusse

    Adsorption, catalyse, ou des substrats pour la croissance des tissus :les matériaux poreux ont de nombreuses applications potentielles. Dans la revue Angewandte Chemie , une équipe de chercheurs chinois et australiens a maintenant introduit une méthode pour la synthèse de structures d'oxyde de fer tridimensionnelles (3D) ultralégères avec deux types différents de pores nanoscopiques et des propriétés de surface ajustables. Ce matériau superparamagnétique peut être découpé en formes arbitraires et convient à des applications telles que la catalyse multiphasique et l'élimination des ions de métaux lourds et de l'huile de l'eau.

    Les matériaux avec des systèmes de pores organisés hiérarchiquement, ce qui signifie que les parois des macropores avec des diamètres de l'ordre du micromètre contiennent des mésopores de quelques nanomètres seulement, figurent en bonne place sur les listes de souhaits des chercheurs en matériaux. Les avantages de ces matériaux incluent leur grande surface spécifique et l'accessibilité facile des petits pores à travers les plus grands. A la grande désirabilité de ces matériaux correspond le degré de difficulté de les produire à l'échelle industrielle.

    Des scientifiques de l'Université de Fudan (Chine) et de l'Université de Monash (Australie) ont maintenant réussi à produire une structure d'oxyde de fer ultraléger avec des pores de 250 µm et 18 nm dans un processus qui peut être utilisé à l'échelle industrielle. Une équipe dirigée par Gengfeng Zheng et Dongyuan Zhao a utilisé des éponges de polyuréthane très poreuses comme "matrice", qui ont été imbibés d'hexacyanoferrate de potassium jaune (K 4 [Fe(CN) 6 ]). L'hydrolyse subséquente a donné des nanocristaux cubiques de bleu de Prusse (hexacyanoferrate de fer), un pigment bleu foncé, qui se sont déposés sur toute la surface de l'éponge. L'éponge de polyuréthane a ensuite été entièrement brûlée par pyrolyse et le bleu de Prusse a été converti en oxyde de fer. Le résultat est un cadre 3D de cubes d'oxyde de fer qui sont à leur tour constitués de nanoparticules d'oxyde de fer et contiennent des mésopores. Le matériau est si léger que les chercheurs ont pu équilibrer un 240 cm 3 morceau sur une fleur de laurier-rose.

    Des modifications simples permettent de faire varier la surface de l'armature 3D de fortement hydrophile à fortement hydrophobe pour différentes applications. Les chercheurs l'ont démontré en éliminant les ions arsenic de l'eau contaminée et en séparant l'eau de l'essence. Dans cette dernière expérience, la charpente d'oxyde de fer recouverte de résol absorbait plus de 150 fois son propre poids en essence.

    Les charpentes revêtues de résol conviennent également à une utilisation en tant que nanoréacteurs pour des réactions catalytiques multiphasiques entre des réactifs hydrophiles et hydrophobes, qui ne peuvent normalement être rendus miscibles que par addition de divers réactifs de transfert de phase et cosolvants. Avec le cadre en oxyde de fer recouvert de résol, la réaction se déroule beaucoup plus rapidement et de manière plus sélective sans ces additifs, donnant des rendements élevés. Cela est dû aux surfaces hydrophile/hydrophobe accordables des mésopores, qui absorbent les deux réactifs et les mettent en contact l'un avec l'autre. Le catalyseur peut être récupéré magnétiquement, car les nanoparticules d'oxyde de fer des armatures 3D sont superparamagnétiques.


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