Brevet FR3132034A1 — publié le 20230728

L’invention concerne un procédé de synthèse de nanoparticules de matériau organosilice mésoporeux périodique, dit PMO, pour le captage de CO 2 , ce procédé comprenant les étapes suivantes : - mélange d’un premier précurseur comprenant du bis(triethoxysilyl)ethane, dit BTEE, ou du 1,4-bis(triethoxysilyl)benzene, ou du bis(triethoxysilyl)ethylene avec un deuxième précurseur comprenant un élément de la famille des hétérocycles azotés, - ajout du mélange dans une solution comprenant un tensioactif en milieu basique, ce tensioactif étant un halogénure de cétrimonium ou du tosylate de cétrimonium, - synthèse de nanoparticules par un procédé sol-gel, - récupération des nanoparticules contenues dans la solution. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Procédé de captage et conversion du CO 2 au moyen d’un nanomatériau fonctionnalisé. La présente invention se rapporte à un procédé de captage et conversion du CO 2 au moyen d’un nanomatériau fonctionnalisé. D’une façon générale, la concentration du CO 2 dans l’atmosphère est à son plus haut niveau depuis des millions d’années, participant majoritairement à l’augmentation de la température moyenne de la planète. Le développement d’efforts et de moyens considérables semble indispensable pour capter, stocker et valoriser le CO 2 émis. Il est envisagé par exemple de stocker plus de 100 milliards de tonnes de CO 2 au moyen de plusieurs milliers d’installations à déployer d’ici 2050. Aujourd’hui, seules quelques dizaines d’installations de grande taille sont opérationnelles, injectant de l’ordre de 40 Mt de CO 2 par an. Il existe donc un besoin d’amélioration de la filière de captage de CO 2 . Plusieurs solutions existent actuellement : absorption de solvant, capture membranaire, etc. Les solutions actuelles sont très onéreuses et ne permettent pas d’atteindre les objectifs fixés en termes de captage en masse de CO 2 . Par ailleurs, elles consomment beaucoup de ressources naturelles et ne sont pas suffisamment sélectives en CO 2 dans des mélanges complexes. Le document Guan, B. et al. Highly ordered periodic mesoporous organosilica nanoparticles with controllable pore structures. Nanoscale 4, 6588-6596 (2012) décrit des nanoparticules d’organosilice mésoporeuse périodique pour des applications biologiques. L’utilisation de ces nanoparticules pour le captage du CO 2 a été décrite dans le document Wei, Y. et al. Periodic Mesoporous Organosilica Nanocubes with Ultrahigh Surface Areas for Efficient CO2 Adsorption. Sci. Rep. 6, 20769 (2016). La présente invention a pour but une nouvelle solution pour le captage sélectif de CO 2 . Un autre but de l’invention est une nouvelle solution de captage de CO 2 peu onéreuse et respectueuse de l’environnement. L’invention a encore pour but un nouveau matériau de captage de CO 2 qui est également apte à valoriser ce CO 2 . On atteint au moins l’un des objectifs avec un procédé de synthèse de nanoparticules ( 2 , ce procédé comprenant les étapes suivantes : - mélange d’un premier précurseur comprenant du bis(triethoxysilyl)ethane, dit BTEE, ou du 1,4-bis(triethoxysilyl)benzene, ou du bis(triethoxysilyl)ethylene avec un deuxième précurseur comprenant un élément de la famille des hétérocycles azotés, - ajout du mélange dans une solution comprenant un tensioactif en milieu basique, ce tensioactif étant un halogénure de cétrimonium ou du tosylate de cétrimonium, l’halogénure pouvant être un fluorure, bromure, chlorure, iodure… - synthèse de nanoparticules par un procédé sol-gel, - récupération des nanoparticules contenues dans la solution. L’invention propose une solution technique nouvelle pour le captage, le stockage et la valorisation du CO 2 à l’aide d’un matériau fonctionnel de type organosilice mésoporeuse (PMO) présentant de nombreux avantages. En effet, le matériau obtenu possède une grande surface spécifique ≥100 m 2 g -1 mesurée par adsorption désorption d’azote. Il est donc spécialement dédié au captage du CO 2 et à sa valorisation. Ce matériau est particulièrement sélectif car il présente une bonne affinité au CO 2 spécifiquement. L’obtention de nanoparticules permet d’envisager une mise en forme aisée sur de nombreux supports pour de nombreuses applications. La présente invention concerne particulièrement la synthèse de nanoparticules de taille inférieur à 1 micromètre. Les nanoparticules obtenues selon l’invention ont le pouvoir d’adsorber donc de capter le CO 2 . Elles sont facilement utilisables dans des réactions de valorisation du CO 2 et facilement séparables donc réutilisables. Le CO 2 peut ainsi être capté, stocké, et valorisé (réutilisé) dans l’industrie (synthèse des plastiques (polycarbonates) et des composites). Ces particules constituent des moyens de stockage de CO 2 . La synthèse selon l’invention ne fait pas intervenir de métaux nobles ou d'éléments critiques. Le coût de conception est très compétitif par rapport aux solutions existantes. Les nanoparticules selon l’invention peuvent être régénérées plusieurs fois. Par conséquent, le prix de revient à l’usage reste très faible. Contrairement aux solutions existantes d’absorption de solvant et de capture membranaire, la présente invention présente l’avantage de convertir le CO 2 , les nanoparticules obtenues peuvent ainsi traiter de très grandes quantités de CO 2 . En effet, les solutions existantes citées ci-dessus proposaient uniquement de capter ou séquestrer le CO 2 . Selon l’invention, le deuxième précurseur peut comprendre, par exemple uniquement, de la bipyridine trialkoxysilylée. Selon un mode de mise en œuvre avantageux de l’invention, le deuxième précurseur peut être la 5,5'-bis(triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine ou la 5,5'-bis(triethoxysilyl)-2,2'-bipyridine. Un tel précurseur permet l’obtention de nanoparticules de tailles inférieures au micromètre. La surface spécifique des nanoparticules est relativement élevée ce qui permet une bonne capacité d’adsorption du CO 2 . La 5,5'-bis(triethoxysilyl)-2,2'-bipyridine permet d’améliorer la dispersibilité de la bipyridine au sein de la matrice par rapport à l’utilisation de la 5,5'-bis(triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine. Selon un mode de mise en œuvre avantageux de l’invention, le deuxième précurseur peut être l’aminopyridine monosilylée. Selon un mode de réalisation, le mélange peut comprendre le deuxième précurseur à une fraction molaire inférieure ou égale à 15 %, le reste de la fraction étant constitué par le premier précurseur. Selon un autre mode de réalisation, le mélange peut comprendre le deuxième précurseur à une fraction molaire inférieure ou égale à 10 %, le reste de la fraction étant constitué par le premier précurseur. Selon encore un autre mode de réalisation, le mélange peut comprendre le deuxième précurseur à une fraction molaire inférieure ou égale à 6 %, le reste de la fraction étant constitué par le premier précurseur. Idéalement le deuxième précurseur peut représenter une fraction molaire égale à 5 ou 2 %. Selon l’invention, la synthèse par procédé sol-gel comprend une hydrolyse polycondensation des précurseurs en milieu basique dilué pour former les nanoparticules de PMO. A titre d’exemple, l’étape de récupération des nanoparticules peut comprendre l’extraction du tensioactif restant dans la solution après synthèse et séchage des nanoparticules. Selon un autre aspect de l’invention, il est proposé un capteur de CO 2 comprenant des nanoparticules de matériau organosilice mésoporeux périodique, dit PMO, obtenues par un procédé tel que décrit ci-dessus. Les nanoparticules peuvent avantageusement être déposées sur différents supports de façon à constituer un capteur. Le support est notamment fonction de l’application souhaitée. Les nanoparticules sont adaptées pour être utilisé dans des revêtements. Elles peuvent se régénérer par désorption ou conversion de CO 2 après fonctionnalisation des surfaces. Différentes applications sont possibles comme par exemple : - Extraction / lixiviation / gazéification (exemple de la caféine), - Récupération améliorée du pétrole (EOR), - Production de carburant de synthèse (Fischer-Tropsch), - Recyclage des matières plastiques et composites. Selon un mode de mise en œuvre de l’invention, il est proposé une nouvelle utilisation d’un capteur selon l’invention ayant adsorbé du CO 2 . Cette utilisation comprend une conversion du CO 2 en carbonates par ouverture de groupes époxydes. A titre d’exemple, et dans le cas où le deuxième précurseur est de l’aminopyridine monosilylée, cette utilisation peut comprend une conversion du CO 2 en carbonates par ouverture de groupes époxydes par le CO2 sur des groupements aminopyridines afin d’obtenir des carbonates. Selon l’invention, on prévoit également, une utilisation d’un capteur selon l’invention ayant adsorbé du CO 2 , cette utilisation comprenant une conversion du CO 2 en oxazolidinones par ouverture de groupes aziridines. La conversion en oxazolidinones peut par exemple être obtenue à l’aide de métaux de transition comme le chrome, notamment sous la forme d’un complexe. Selon un autre mode de mise en œuvre de l’invention, il est proposé une nouvelle utilisation d’un capteur selon l’invention ayant adsorbé du CO 2 , cette utilisation comprenant une hydrogénation du CO 2 par complexation à l’aide de catalyseurs de ruthénium, iridium ou autre métal de transition afin d’obtenir un carburant de synthèse. A titre d’exemple, dans le cas où le deuxième précurseur est la 5,5'-bis(triisopropoxysilyl ou triethoxysilyl)-2,2'-bipyridine, cette utilisation peut comprendre une hydrogénation du CO 2 par complexation de groupements bipyridines à l’aide de catalyseurs de ruthénium, iridium ou autre métal de transition afin d’obtenir de l’acide formique. Le catalyseur peut être un élément du 4 ou 5 ème colonne du tableau de Mendeleïev. D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée d’un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : La est une vue schématique de différentes étapes d’un protocole de synthèse de PMO selon l’invention, La est une vue schématique de la mécanique de synthèse des organosilices mésoporeuses périodiques (PMO), La est une vue de la formule chimique du 1,2-Bis(triethoxysilyl)ethane (BTEE), La est une vue de la formule chimique du 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine, La illustre des images TEM de l’échantillon PK1 (100% BTEE) ; échelle 1000 nm (à gauche), 200 nm (au centre) et 100 nm (à droite), La illustre des images TEM des échantillons PK37, PK46 et PK50 (94% BTEE / 6% 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine) ; échelle 100nm, La illustre des images TEM de l’échantillon PK40 (90% BTEE / 10% 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine), échelle 200nm (à gauche) et 100 nm (à droite), La illustre des images TEM de l’échantillon PK41 (85% BTEE / 15% 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine), échelle 200nm (à gauche) et 100 nm (à droite), La illustre un histogramme et une courbe de tendance de la taille des nanoparticules de PK37 (94% BTEE / 6% 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine), La illustre un histogramme et une courbe de tendance de la taille des nanoparticules de PK42 (100% BTEE), La est une vue de courbes illustrant une comparaison entre des spectres FTIR des PMO synthétisés avec le précurseur de 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine entre 2000 et 4000 cm -1 , avec des détails des liaisons identifiées, La est une vue de courbes illustrant une comparaison entre des spectres FTIR des PMO synthétisés avec le précurseur de 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine entre 400 et 2000 cm -1 , avec des détails des liaisons identifiées, La est un graphique illustrant des courbes d’adsorption du CO 2 en fonction de la pression à 298K des PMO synthétisés avec le précurseur de BTEE et le précurseur de 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine, La est un graphique illustrant des courbes d’adsorption du CO 2 en fonction de la pression à 273K des PMO synthétisés avec le précurseur de BTEE et le précurseur de 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine, La illustre la formule chimique de la 2,6-diaminopyridine (à gauche) et du 3-(triethoxysilyl)propyl isocyanate (à droite), La illustre la formule chimique de la pyridine silylée (ou 1-(6-aminopyridin-2-yl)-3-(3-(triethoxysilyl)propyl) urea), La est une vue d’images TEM de l’échantillon PK48 (94% BTEE / 6% pyridine), échelle 500nm (à gauche), 100nm (au centre) et 50 nm (à droite), La est une vue d’images TEM de l’échantillon PK45 (90% BTEE / 10% pyridine silylée), échelle 500nm (à gauche), 100nm (au centre) et 50 nm (à droite), La est une vue d’images TEM de l’échantillon PK59 (90% BTEE / 10% pyridine silylée), échelle 2000nm (à gauche) et 200 nm (à droite), La est une vue d’images TEM de l’échantillon PK49 (85% BTEE / 15% pyridine silylée), échelle 500nm (à gauche), 100nm (au centre) et 50 nm (à droite), La est une vue de courbes illustrant une comparaison entre des spectres FTIR des PMO synthétisés avec le précurseur de pyridine silylée entre 2000 et 4000 cm -1 , avec des détails des liaisons identifiées, La est une vue de courbes illustrant une comparaison entre des spectres FTIR des PMO synthétisés avec le précurseur de pyridine silylée entre 400 et 2000 cm -1 , avec des détails des liaisons identifiées, La est un graphique illustrant des courbes d’adsorption du CO 2 en fonction de la pression à 298K des PMO synthétisés avec le précurseur de BTEE et le précurseur de pyridine silylée, La est un graphique illustrant des courbes d’adsorption du CO 2 en fonction de la pression à 273K des PMO synthétisés avec le précurseur de BTEE et le précurseur de pyridine silylée, et La est une vue de la formule chimique du 5,5'-bis(triethoxysilyl)-2,2'-bipyridine. Les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs ; on pourra notamment mettre en œuvre des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. L’invention est notamment destinée aux industriels souhaitant capter leurs émissions de CO 2 et l’utiliser pour des activités de conversion chimique. L’invention concerne notamment tout type d’activité de valorisation du CO 2 . Sur la , on distingue schématiquement différentes étapes d’un protocole de synthèse de PMO selon l’invention avec comme précurseurs le BTEE et le 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine. Le protocole de synthèse consiste dans un premier temps à mélanger les deux précurseurs dans une étape de sonication 1. On mélange également à l’étape 2 dans un ballon sous agitation à température ambiante le tensioactif CTAB, l’hydroxyde de sodium et l’eau de façon à former une solution. La composition de cette solution peut comprendre du CTAB à 1,04 g, du NaOH à 0,472 g dissous dans l'eau désionisée (31,8 mL). A l’étape 3, le mélange de BTEE (1,8 mL) et de 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine (0,181 g) est ensuite ajouté lentement, goutte à goutte, dans la solution, avec la composition molaire suivante : 1,0 (BTEE + 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine) / 0,57 CTAB / 2,36 NaOH / 353 H2O. A l’étape 4, la synthèse est lancée par agitation à température ambiante pendant 24 h à 750 rpm. La solution est ensuite chauffée à l’étape 5 dans un bain d’huile de silicone à 95°C sous un réfrigérant pendant 2h. Enfin, des étapes 6 et 7 d’extraction du tensioactif et du solvant par centrifugation et par sonication sont appliquées sur la solution obtenue ; les nanoparticules étant conservées en suspension dans l’éthanol. En particulier, à l’étape 6, on transfère la solution dans 2 tubes à centrifuger de 50 mL. On équilibre les masses à 0,1 g près. On centrifuge 20 min à 20000 rpm. On retire le surnageant. On ajoute dans chaque tube 30 mL d’une solution de nitrate d’ammonium NH 4 NO 3 à 6 g/L. On met à soniquer à l’étape 7 dans un bain à ultrasons pendant 20 minutes. On vérifie la bonne redispersion, et si besoin, on resonique. On peut de nouveau centrifuger 10 min à 20000 rpm. On retire ensuite le surnageant. On ajoute dans chaque tube 30 mL d’EtOH. On met à soniquer dans un bain à ultrasons pendant 10 minutes. On vérifie la bonne redispersion, et si besoin on resonique. On centrifuge 10 min à 20000 rpm. On retire le surnageant. On ajoute dans chaque tube 30 mL d’éther diéthylique. On met à soniquer dans un bain à ultrasons pendant 10 minutes. On vérifie la bonne redispersion, et si besoin on resonique. On centrifuge 10 min à 20000 rpm. On retire le surnageant. On termine en ajoutant dans chaque tube 30 mL d’EtOH. On met à soniquer dans un bain à ultrasons pendant 10 minutes puis on vérifie la bonne redispersion, et si besoin on sonique à nouveau la dispersion. A l’étape 8 on prévoit une étape de séchage des nanoparticules dans une étuve sous vide. Les nanoparticules peuvent être transformées en poudre. Sur la est décrite une mécanique de synthèse des organosilices mésoporeuses périodiques (PMO). La synthèse des PMO suit un schéma bien précis. Tout d’abord, les molécules de CTAB, comprenant une tête hydrophile et une queue hydrophobe vont se regrouper sous la forme de micelles au contact de l’eau. Ces micelles vont ensuite prendre une forme cylindrique puis se compacter pour former des blocs hexagonaux. Dans un milieu basique, le précurseur utilisé est rajouté à la réaction contenant l’eau et les blocs de tensioactif. Une synthèse sol-gel commence alors. Le précurseur est hydrolysé et des liaisons Si-O-Si sont formées sur une surface micellaire cylindrique. Des sphères de CTAB, contenant les matrices de précurseurs, sont alors créées lors de la condensation. Enfin, plusieurs étapes d’extractions sont alors réalisées afin d’enlever le tensioactif, et ainsi d’obtenir des nanoparticules mésoporeuses : les organosilices mésoporeuses périodiques (PMO). On va maintenant décrire les résultats d’une synthèse de PMO en utilisant comme premier précurseur le bis(triethoxysilyl)ethane, dit par la suite BTEE, et comme deuxième précurseur le 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine, dit par la suite bipyridine. La formule chimique du BTEE, le 1,2-Bis(triethoxysilyl)ethane est représentée sur la . La formule chimique de la bipyridine, le 5,5'-bis (triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine est présentée sur la . Plusieurs synthèses ont été réalisées avec des fractions molaires différentes entre les deux précurseurs. Les premières synthèses ont été réalisées avec 6%, 10% et 15% de bipyridine, correspondant respectivement aux échantillons PK37, PK40 et PK41. Afin de vérifier la répétabilité du protocole, d’autres synthèses avec 6% de bipyridine ont été réalisées (PK46 et PK50). A la suite de ces synthèses, l’ensemble des échantillons a été caractérisé par diverses techniques d’analyse telles que FTIR (pour « Fourier Transform Infrared Spectroscopy » en anglais), DLS (pour « Dynamic Light Scattering » en anglais), TEM (pour “Transmission Electron Microscopy » en anglais), BET (pour « Brunauer – Emmet – Teller »), Analyse élémentaire, EDX (Analyse Dispersive en Energie), ATG (Analyse Thermogravimétrique) et RMN (Résonance Magnétique Nucléaire). Dans un premier temps, des caractérisations de type DLS et TEM ont été réalisées afin d’observer la dispersion des nanoparticules, mais aussi, de vérifier si les nanoparticules formées correspondent réellement à des PMO (présence de mésopores). Une hétérogénéité des nanoparticules a été constatée en présence des deux précurseurs (BTEE et bipyridine). A l’inverse, une parfaite homogénéité des nanoparticules est constatée pour les échantillons synthétisés avec 100% du précurseur de BTEE. Les images TEM sur les figures 5 à 8 confirment la formation de PMO lors des synthèses réalisées avec 100% du précurseur de BTEE, , mais aussi, avec le mélange des précurseurs de BTEE et de bipyridine, figures 6 à 8. En effet, les nanoparticules formées possèdent une forme ronde de taille variée, allant de 30 nm à 400 nm, voir tableau 1, avec une taille de mésopores variant entre 3 et 5 nm, voir tableau 2 plus loin. Le tableau 1 présente les calculs de la distribution de taille permettant d’obtenir une taille moyenne, l’écart-type des PMO, ainsi que la plus petite et la plus grande nanoparticule mesurée. PMO Distribution de taille (nm) Minimum (nm) Maximum (nm) Ecart-Type PK42 (100% BTEE) 76,5 47,5 120,4 12,3 PK37 (94% BTEE / 6% bipyridine) 92,6 27,6 295,4 45,5 PK46 (94% BTEE / 6% bipyridine) 162,9 45,8 433,1 92,5 PK50 (94% BTEE / 6% bipyridine) 98,6 28,6 398,9 70,9 PK40 (90% BTEE / 10% bipyridine) 111,4 33,8 240,0 60,9 PK41 (85% BTEE / 15% bipyridine) 102,1 37,6 341,1 72,1 Un histogramme, ainsi qu’une courbe de tendance de la taille des nanoparticules de PK37 et de PK42, sont visibles sur les figures 9 et 10. Le pic est visible à 95 nm pour PK37 et à 76 nm pour PK42. Pour l’échantillon PK42 (100% BTEE), la monodispersion est flagrante sur la , et l’écart-type très faible, ainsi que la courbe de tendance le confirme. En ce qui concerne les échantillons synthétisés avec le précurseur de bipyridine, le grand écart entre la plus petite et la plus grande taille, mais aussi, l’important écart-type valident l’hétérogénéité des nanoparticules. Enfin, il peut être observé une augmentation proportionnelle de la fraction molaire de bipyridine avec l’augmentation de l’écart-type. Une analyse FTIR a été réalisée sur les échantillons synthétisés et les différents spectres obtenus sont tracés et le détail des différentes liaisons observées est visible sur les figures 11 et 12. Les pics associés aux différentes liaisons du PMO sont clairement identifiés. Les pics liés au Silicium à 1020 cm -1 , pour la liaison Si-O-Si, ainsi que le pic à 1160 cm -1 correspondant à la liaison Si-OH ou Si-O-CH 3 sont visibles. Puis, les pics des liaisons « δ C-C » et « ν C-C » sont trouvés respectivement autour de 1300 cm -1 , et entre 1400 et 1500 cm -1 . Des traces d’eau et d’éthanol encore présentes dans la poudre sont visibles avec les pics δ et ν, respectivement à 1630 cm -1 et 3400 cm -1 . Il est intéressant de remarquer la présence de pics autour de 500 cm -1 , puis autour de 1500-1600 cm -1 , caractéristiques des liaisons respectives C=C et C=N des cycles aromatiques du précurseur de bipyridine. Deux pics à 690 cm -1 et à 750 cm -1 correspondent aussi aux cycles aromatiques, c’est-à-dire la bipyridine. Une accentuation du pic autour de 1500-1600 cm -1 (liaisons C=N de la bipyridine) est observée pour l’échantillon possédant la plus grande fraction molaire en bipyridine (15%). Des analyses BET, dont les résultats sont visibles dans le tableau 2, ont été réalisées sur PK1 (100% BTEE), l’échantillon référence, ainsi que sur les différentes synthèses réalisées avec les précurseurs de BTEE et de bipyridine. Pour l’ensemble des échantillons réalisés avec 6% de bipyridine, la surface spécifique est relativement élevée pouvant aller jusqu’à 957,6 m 2 /g. Pour les échantillons avec 10% et 15% de bipyridine, il a été observé une diminution de la surface spécifique avec l’augmentation de la fraction molaire de bipyridine. Enfin, la taille des pores est comprise entre 3 et 4 nm pour l’ensemble des échantillons. PMO (BET) Surface spécifique (m 2 /g) Taille des pores (nm) PK1 (100 % BTEE) 625,7 5,2 PK37 (94% BTEE / 6% bipyridine) 957,6 3,0 PK46 (94% BTEE / 6% bipyridine) 464,4 3,1 PK50 (94% BTEE / 6% bipyridine) 678,3 3,7 PK40 (90% BTEE / 10% bipyridine) 795,9 3,3 PK41 (85% BTEE / 15% bipyridine) 431,7 4,0 Enfin, des mesures d’adsorption du CO 2 ont été réalisées sur les échantillons à 298K et à 273K, dont les résultats sont respectivement observables sur les figures 13 et 14. Les masses utilisées pour chaque analyse, ainsi que l’adsorption à 1 atm pour 298K et 273K sont reportées sur le tableau 3 ci-dessous. De manière générale, l’adsorption de CO 2 augmente avec la diminution de la température. En effet, l’adsorption étant un processus exothermique, l’élévation de la température du système diminue la capacité d’adsorption. De plus, il est clairement observé que les échantillons contenant 6% de bipyridine donnent les meilleurs résultats, avec des valeurs allant jusqu’à 1,08 mmol/g à 298K et 2,26 mmol/g à 273K. Les autres échantillons synthétisés avec 6% de bipyridine (PK46, PK50) montrent aussi une bonne capacité d’adsorption du CO 2 , mais bien inférieure à celle de l’échantillon PK37. Les échantillons synthétisés avec 10 et 15% de bipyridine (PK40 et PK41) révèlent une adsorption plus faible qu’avec 6% de bipyridine, montrant que l’adsorption du CO 2 diminue avec l’augmentation de la fraction molaire de bipyridine. Cependant, tous les échantillons contenant de la bipyridine possèdent une meilleure capacité d’adsorption du CO 2 que l’échantillon référence avec 100% de BTEE (0,81 mmol/g à 298K et 1,60 mmol/g), prouvant l’intérêt de la bipyridine dans l’adsorption du CO 2 . PMO Adsorption à 1 atm à 298K (mmol/g) Adsorption à 1 atm à 273K (mmol/g) PK21 + PK29 (100% BTEE) 0,81 1,60 PK37 (94% BTEE / 6% bipyridine) 1,045 2,26 PK46 (94% BTEE / 6% bipyridine) 1,03 1,75 PK50 (94% BTEE / 6% bipyridine) 1,08 1,75 PK40 (90% BTEE / 10% bipyridine) 0,79 1,57 PK41 (85% BTEE / 15% bipyridine) 0,85 1,56 On va maintenant décrire de nouvelles synthèses réalisées à l’aide d’un autre précurseur : la 2,6-diaminopyridine. Contrairement aux précédentes synthèses, une étape de silylation du précurseur de pyridine est réalisée avant la co-condensation des deux précurseurs. Plus précisément, la silylation se fait entre le 2,6-diaminopyridine et le 3-(triethoxysilyl)propyl isocyanate, voir les formules sur la , pour produire la silice silylée 1-(6-aminopyridin-2-yl)-3-(3-(triethoxysilyl)propyl) urea, dit pyridine voir la formule chimique sur la . Le protocole de synthèse consiste à mélanger 0,5g (4,58 mmol) de 2,6-diaminopyridine et 1,13g (4,58 mmol) de 3-(triethoxysilyl)propyl isocyanate dans un ballon, en présence de 30 mL de tétrahydrofurane (THF). La solution est mise sous reflux, à 65°C (température d’ébullition du THF), pendant 3h. L’amino pyridine silylée (1-(6-aminopyridin-2-yl)-3-(3-(triethoxysilyl)propyl) urea) obtenue est séchée à l’évaporateur rotatif puis sous vide, afin d’évaporer totalement le solvant. A la suite de cette étape de silylation, plusieurs synthèses de PMO ont été réalisées. Tout d’abord, une première synthèse (PK45) a été réalisée pendant 2h à 80°C avec 90% de BTEE et 10% de pyridine, suivi d’une extraction. Ensuite, trois autres synthèses, avec le même protocole utilisé pour la synthèse des PMO BTEE / bipyridine, ont alors été réalisées avec une fraction molaire croissante en pyridine : 6% (PK48), 10% (PK59) et 15% (PK49). Des analyses TEM, disponibles sur les figures 17, 18, 19 et 20 montrent la formation d’agglomérats au sein de PK48, PK49 et PK59. En effet, il est possible d’observer la formation de PMO de différentes tailles, allant de quelques dizaines de nanomètres à plusieurs centaines. Cette hétérogénéité est d’autant plus visible pour PK48. Les résultats sont confirmés par la distribution de taille, visible sur le tableau 4, qui montre une moyenne vers 100 nm pour PK49 et 120 nm pour PK48 mais avec un écart-type important, voire très important pour PK48 (114,108). Pour PK59, les nanoparticules observées sont de très grandes tailles, avec une moyenne à 645,349 nm et un écart-type de 189,611. Concernant PK45, il est possible d’observer la formation de nombreuses nanoparticules mésoporeuses de taille homogène. Après calcul de la distribution de taille, une moyenne de 88,446 nm est obtenue, avec un écart-type faible. PMO Distribution de taille (nm) Minimum (nm) Maximum (nm) Ecart-Type PK48 (94% BTEE / 6% pyridine) 120,445 25,431 643,68 114,108 PK45 (90% BTEE / 10% pyridine) 88,446 42,769 127,429 15,390 PK59 (90% BTEE / 10% pyridine) 645,349 339,417 999,824 189,611 PK49 (85% BTEE / 15% pyridine) 99,315 41,260 233,645 45,588 Des analyses FTIR réalisées sur les différents échantillons synthétisés avec le précurseur de pyridine (figures 21 et 22) ont permis d’identifier les pics caractéristiques du précurseur de BTEE à 1020 et 1160 cm -1 , ainsi que ceux entre 1300 et 1500 cm -1 . Les pics caractéristiques du cycle aromatique sont retrouvés autour de 1600 cm -1 , de 690 cm -1 , de 750 cm -1 mais ne sont plus visibles à 500 cm -1 . Cela est dû à la présence d’un seul cycle aromatique (pyridine) au lieu de deux. Enfin, des analyses d’adsorption du CO 2 ont été réalisées à 298K et à 273K, voir le tableau 5 ci-dessous et figures 23 et 24. Tout d’abord, il est possible d’observer une augmentation de l’adsorption avec l’augmentation de la fraction molaire de pyridine. En effet, les résultats obtenus avec 15% de pyridine sont supérieurs à 10% et 6%, que ce soit à 298K ou à 273K. De plus, à 298K, ces résultats sont supérieurs aux échantillons avec 100% de BTEE pour PK48 et PK49. Cependant, ils restent inférieurs à 273K. PMO Adsorption à 1 atm à 298 K (mmol/g) Adsorption à 1 atm à 273 K (mmol/g) PK21 + PK29 (100% BTEE) 0,81 1,60 PK48 (94% BTEE / 6% pyridine) 0,83 1,48 PK45 (90% BTEE / 10% pyridine) 0,53 - PK59 (90% BTEE / 10% pyridine) 0,77 0,89 PK49 (85% BTEE / 15% pyridine) 0,92 1,55 Un autre précurseur dit éthoxy-bipyridine a été étudié pour la synthèse de PMO : 5,5'-bis(triethoxysilyl)-2,2'-bipyridine, dont la formule chimique est représentée sur la . Trois synthèses ont été réalisées : PK56 (94% BTEE / 6% éthoxy-bipyridine), PK57 (90% BTEE / 10% éthoxy-bipyridine) et PK58 (85% BTEE / 15% éthoxy-bipyridine), utilisant le même protocole que pour les synthèses précédentes. Des analyses d’adsorption du CO 2 ont été réalisées sur ces trois échantillons. On a constaté que l’adsorption du CO 2 augmente proportionnellement avec la fraction molaire de bipyridine. Ainsi, PK56 et PK57 ont montré une capacité d’adsorption faible et qui augmente très peu malgré la diminution de la température. Cependant, PK58 (85% BTEE / 15% éthoxy-bipyridine) a donné de très bons résultats. En effet, ce dernier possède une capacité d’adsorption élevée (0,95 mmol/g à 298K et 1,66 mmol/g à 273K). L’invention concerne ainsi la conception, la formulation, la synthèse et la mise en application d’un matériau de type PMO synthétisé par la 5,5'-bis(triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine par co-condensation par le bis(triethoxysilyl)ethane (BTEE). Le bromure de cétrimonium (CTAB) est utilisé comme tensioactif lors de la synthèse. La synthèse peut être réalisée dans un réacteur batch, à température ambiante durant 24h en milieu basique (NaOH, 0,472g) avec du CTAB, et un mélange composé du BTEE et par exemple du précurseur bipyridine ajouté goutte à goutte, sous agitation magnétique. A l’issue de cette étape, le mélange est porté à reflux (80°C) durant 2h équipé d’un réfrigérant. Le matériau ainsi obtenu est composé de nanoparticules de tailles variant entre 200 et 600nm dont certaines sont le résultat d’agglomérats. Les caractérisations par MET montrent une distribution en tailles plutôt centrées autour de 100 à 200nm. Les fonctions chimiques recherchées pour le captage du CO 2 sont bien présentes et confirmées par spectroscopie IRTF. Les caractérisations par BET confirment de très bons résultats en termes de surface spécifique, par exemple 960m²/g pour les échantillons contenant 6% de la bipyridine et avec des tailles de pores comprises entre 3 et 4nm. Ces caractéristiques ont permis d’obtenir des taux d’adsorption de CO 2 tout à fait remarquable allant jusqu’à 1,1 mmol/g à 298K et 2,26 mmol/g à 273K. Des résultats probants ont également été obtenus avec un autre précurseur que la bipyridine. Il s’agit de la pyridine silylée. Différentes populations de nanoparticules mésoporeuses avec une surface spécifique élevée ont été observées. Les résultats d’adsorption du CO 2 vont jusqu’à 0,92 mmol/g à 298K et 1,55 mmol/g à 273K avec 15% de pyridine. Enfin, un dernier précurseur, à base d’éthoxy-bipyridine, a été utilisé avec le précurseur BTEE pour la synthèse de PMO. Des nanoparticules mésoporeuses, de tailles hétérogènes et très élevées, ont été formées. La surface spécifique et la capacité d’adsorption des PMO obtenus ont augmenté avec l’augmentation de la fraction molaire d’éthoxy-bipyridine. Ainsi, avec 15% du précurseur, la capacité d’adsorption mesurée est de 0,95 mmol/g à 298K et de 1,66 mmol/g à 273K. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits. De nombreuses modifications peuvent être apportées à ces exemples sans sortir du cadre de la présente invention telle que décrite. Procédé de synthèse de nanoparticules de matériau organosilice mésoporeux périodique, dit PMO, pour le captage de CO 2 , ce procédé comprenant les étapes suivantes : - mélange d’un premier précurseur comprenant du bis(triethoxysilyl)ethane, dit BTEE, ou du 1,4-bis(triethoxysilyl)benzene, ou du bis(triethoxysilyl)ethylene avec un deuxième précurseur comprenant un élément de la famille des hétérocycles azotés, - ajout du mélange dans une solution comprenant un tensioactif en milieu basique, ce tensioactif étant un halogénure de cétrimonium ou du tosylate de cétrimonium, - synthèse de nanoparticules par un procédé sol-gel, - récupération des nanoparticules contenues dans la solution. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième précurseur est de la bipyridine trialkoxysilylée. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième précurseur est le 5,5'-bis(triisopropoxysilyl)-2,2'-bipyridine. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième précurseur est le 5,5'-bis(triethoxysilyl)-2,2'-bipyridine. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième précurseur est l’aminopyridine monosilylée. Procédé selon la revendication 2 à 5, caractérisé en ce que le mélange comprend le deuxième précurseur à une fraction molaire inférieure ou égale à 15 %, le reste de la fraction étant constitué par le premier précurseur. Procédé selon la revendication 2 à 5, caractérisé en ce que le mélange comprend le deuxième précurseur à une fraction molaire inférieure ou égale à 10 %, le reste de la fraction étant constitué par le premier précurseur. Procédé selon la revendication 2 à 5, caractérisé en ce que le mélange comprend le deuxième précurseur à une fraction molaire inférieure ou égale à 6 %, le reste de la fraction étant constitué par le premier précurseur. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la synthèse par procédé sol-gel comprend une hydrolyse polycondensation des précurseurs en milieu basique dilué pour former les nanoparticules de PMO. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de récupération des nanoparticules comprend l’extraction de tensioactif restant dans la solution après synthèse et séchage des nanoparticules. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’halogénure est du fluorure, bromure, chlorure ou iodure. Capteur de CO 2 comprenant des nanoparticules de matériau organosilice mésoporeux périodique, dit PMO, obtenues par un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes. Utilisation d’un capteur selon la revendication 12 ayant adsorbé du CO 2 , cette utilisation comprenant une conversion du CO 2 en carbonates par ouverture de groupes époxydes. Utilisation d’un capteur selon la revendication 12 ayant adsorbé du CO 2 , cette utilisation comprenant une conversion du CO 2 en oxazolidinones par ouverture de groupes aziridines. Utilisation d’un capteur selon la revendication 12 ayant adsorbé du CO 2 , cette utilisation comprenant une hydrogénation du CO 2 par complexation à l’aide de catalyseurs de ruthénium, iridium ou autre métal de transition afin d’obtenir un carburant de synthèse.