Zalfa NOUR Modélisation de l'adsorption des molécules à fort ...

CHAPITRE 6. EVALUATION DES PROPRIETES D’ADSORPTION DES FAUJASITES NaX etNaY VIS-A-VIS DU CO : SIMULATIONS MONTE CARLO DANS L’ENSEMBLE GRANDCANONIQUEcharbons, les silices mésoporeux, et les MOFs (Metal Organic Framework) vis-à-vis denombreux adsorbats tels que CO 2 ou des alcanes. 6-14 Comme on vient de l’aborder dans lepremier chapitre, la pertinence de telles simulations repose sur deux critères essentiels : d’unepart, la considération de modèles fiables capables de représenter le plus réellement possible lematériau hôte et la molécule de l’adsorbat à l’échelle microscopique, et d’autre part, la priseen compte des champs de forces capables de décrire le plus exactement possible lesinteractions entre les différents constituants du système adsorbat/adsorbant.Au cours de ce chapitre, nous nous sommes intéressés à prédire les isothermes et lesenthalpies d’adsorption de CO en fonction de son taux de recouvrement dans les deuxfamilles connues de faujasites : la X et la Y échangées aux cations de sodium, à l’aide dessimulations GCMC. Au-delà de ces simulations, nous avons tenté de proposer desmécanismes microscopiques de l’adsorption de CO dans chaque faujasite qui soient cohérentsavec les évolutions des enthalpies d’adsorption en fonction du taux de recouvrement commel’on fait Maurin et al. 7 précédemment dans leur étude sur l’adsorption de CO 2 dans les mêmeszéolithes.Il n’existe dans la littérature aucun champ de force décrivant l’interaction du CO avecla faujasite ou bien avec d’autres zéolithes. L’étape essentielle de notre travail a donc consistéà paramétrer un champ de force robuste capable de décrire ces interactions dans les deuxfaujasites échangées au sodium, et en particulier l’interaction entre le CO et les cations Na + ,sites d’adsorption préférentiels. Du fait que dans les deux faujasites les cations peuplant lasupercage n’ont pas le même environnement chimique vu qu’ils n’occupent pas les mêmessites comme nous l’avons montré dans le chapitre 3 (dans NaX, Na + sont en sites II et sitesIII’, alors que dans NaY, ils sont uniquement en sites II), leurs rôles dans le processusd’adsorption de CO vont être sensiblement différents. Au cours de notre travail, nous avonstenu compte de cette diversité des cations présents dans chaque faujasite, et ceci enparamétrant deux champs de force propre à chaque type de cation, ce qui n’a jamais été faitavant dans la littérature.Reste à noter que les simulations GCMC ont été réalisées en imposant la contrainte que lescations restent fixes dans leurs positions et ensuite en leur laissant la liberté de se mouvoir.Les résultats obtenus avec ces deux types d’approches ont été ensuite comparés dans le but dequantifier l’influence de la mobilité des cations sur les propriétés thermodynamiquesd’adsorption de CO dans ces matériaux.201