Hyperpolarisation du xénon en flux continu pour l'exploration de la porosité (HYPERPORE)

Equipement, AAP 2018-2

Equipe : Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP)

Porteur de projet : Flavien GUENNEAU

Résumé :

L'objectif de ce projet est d'améliorer et d'apporter de nouvelles fonctions à un dispositif d'hyperpolarisation du xénon développé au laboratoire il y a plus de 15 ans. Le but est d'augmenter non seulement ses performances, sa stabilité et sa fiabilité, mais également sa flexibilité. Les applications envisagées par les partenaires concernent la caractérisation de nouveaux catalyseurs poreux basés sur des zéolithes modifiées, de matériaux mésoporeux chiraux ou de MOFs (metal-organic frameworks) ainsi que la compréhension de la porosité au sein d'argiles séquestrant diverses molécules.

L'utilisation de la spectroscopie RMN du 129Xe pour étudier les matériaux poreux est maintenant une technique bien établie puisque le déplacement chimique du xénon adsorbé est fortement influencé par plusieurs facteurs comme la taille des cavités, les ions ou particules métalliques, l'hétérogénéité de la surface, les défauts structuraux ou les phases co-adsorbées.

L'augmentation de la sensibilité par hyperpolarisation du 129Xe via pompage optique a étendu le champ d'application de la RMN du xénon aux matériaux de faible surface spécifique, présentant des temps de relaxation long ou disponibles en faibles quantités. Le dispositif développé au laboratoire depuis 2001 a la particularité de fonctionner en boucle fermée permettant une recirculation des gaz particulièrement intéressante lors d'expériences à haute pression partielle ou impliquant du xénon-129 enrichi.

Le montage sera complètement repensé et mis à jour afin

1) d'augmenter sa performance globale,

2) d'introduire de nouvelles fonctions.

  • Une pompe à membrane assurera la circulation des gaz.
  • Des contrôleurs de débit massique faciliteront la préparation du mélange ternaire de gaz.
  • Une électrovanne contrôlée par la console du spectromètre permettra d'arrêter la circulation en synchronisation avec la séquence RMN.
  • Des bobines de Helmoltz plus grandes et plus puissantes fourniront un champ de polarisation plus intense et plus homogène.

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