Vincent Maisonneuve

Professeur des Universités

Mots clés : chimie du solide, chimie  inorganique, chimie minérale, chimie en solution, fluorures, monocristal, nanopoudre, nanoparticule, nanomatériau, synthèse hydrothermale et solvothermale, chauffage micro-ondes, mécanobroyage, mécanosynthèse, céramique, structure, plans expériences

 

Activité scientifique

Elle porte sur la synthèse et la caractérisation de fluorures à l'échelle nano- et microcristalline qu'ils soient inorganiques ou hybrides (association d'une partie inorganique avec une autre organique). La synthèse de ces matériaux se fait essentiellement par la voie solvothermale assistée éventuellement par chauffage micro-ondes, la voie solide et le mécanobroyage. La méthodologie des plans d'expériences est appliquée pour optimiser les matériaux. La caractérisation est essentiellement axée sur la détermination structurale par diffraction des rayons X sur poudre ou monocristal, l'analyse des comportements thermiques et les spectroscopies RMN du solide et Mössbauer. Les propriétés des matériaux sont orientés vers le domaine de l'énergie comme l'adsorption de gaz tel que H2 par des matériaux hybrides fluorés de type MOF.

 

Deux axes sont étudiés actuellement :

Le premier axe concerne la synthèse de matériaux hybrides initié au début des années 2000 en associant des cations trivalents avec des amines aliphatiques. Les études ont débouché sur un nombre conséquent de fluorures hybrides, tous de Classe I.  (faible interaction entre les parties inorganique et organique). Si plusieurs polyanions originaux ont été mis en évidence, aucun réseau 3D n’a été obtenu. En 2007, l’ajout d’un second cation métallique divalent en présence a permis la synthèse des premiers hybrides de Classe II de dimensionnalités 0D et 1D. Parallèlement, l’utilisation de molécules à noyaux triazoles a conduit aux premiers MOFs tridimensionnels fluorés à porosités limitées.

Le dernier travail en date a porté sur l'élaboration hydro-solvothermale et la caractérisation de nouveaux fluorures hybrides à porosité variable, dans l’objectif à terme de tester ces matériaux poreux en stockage ou purification de gaz. L’aminotétrazole (amtetraz) a été utilisé comme ligand organique et a permis de mettre en évidence douze nouveaux fluorures hybrides, dont six sont de type MOF. Plusieurs paramètres de synthèse ont été identifiés comme cruciaux dans la condensation d'édifices ouverts. C’est le cas, en particulier, de la température, de la composition du milieu ainsi que de la nature des cations métalliques (Zn2+/Fe3+, Fe2+/Fe3+ et Zn2+ seul) et du solvant. Les porosités estimées de ces MOF atteignent 25% en volume bien que la taille de l’aminotétrazole soit réduite. La seconde partie a porté sur des ligands plus étendus à noyaux tétrazoliques multiples afin de parvenir à augmenter la dimension des cavités des MOFs. Ces molécules, non commercialisées, ont été synthétisées dans un premier temps puis impliquées dans l’élaboration de nouveaux hybrides.La H2bdt a conduit à de nouvelles architectures fluorées en présence de Zn et/ou de Fe dont deux d’entre elles, [Hdma]∙(FeIIF(bdt)) et FeIIF(Hbdt), présentent des porosités remarquables de 40 et 60% qui s’approchent de celles des matériaux références. Ce travail résulte d'une collaboration avec le département Synthèse Organique (Gilles Dujardin).

 

Le second axe concerne la mise au point d'un dispositif électrochimique pour le stockage de l’énergie dans le cadre d'un projet ANR FLUOBAT. Il est né de la volonté de plusieurs laboratoires académiques (IMMM, ICMCB, PHENIX et CEMHTI) et industriels (SOLVAY et SAFT) de réunir leurs compétences pour développer un nouveau concept de batteries encore peu exploré en rupture avec les recherches actuelles. Ces batteries tout solide fonctionnent non plus sur le transport d'ions lithium Li+ mais sur celui d'ions fluorure F-. L’objectif de ce travail consistera à identifier les combinaisons chimiques optimales pour le choix des matériaux constitutifs des trois compartiments de la batterie, à savoir, la cathode, l’électrolyte et l’anode.

Projet ANR (FLUOBAT 2012-17) : www.fluobat.fr

 

Membre depuis 2002 du bureau exécutif du Réseau Français du Fluor et webmaster du site web (www.reseau-fluor.fr)

 

Activité en enseignement

DUT chimie(L1, L2) et L3 - Chimie en solution, chimie inorganique, plans d'expériences

 

Encadrement de doctorants en cours

2012-15  Chable Johann (Financement ANR FLUOBAT, thèse codirigée avec A. Demourgues de l'ICMCB (Bordeaux) : " Électrolytes solides fluorés pour batteries tout solide à ions Fluoures "

2012-15  Pimenta Pereira Vanessa (Bourse MESR, thèse codirigée avec G. Dujardin (30%) et co-encadré avec J. Lhoste (30%) de l'IMMM) : " Fluorures hybrides originaux à porosité variable : Applications dans le domaine de l’énergie "

 

Post-doctorants

2015-2016  Aliev Almaz (financement Université du Maine) : " Préparation et propriétés de fluorures hybrides poreux "

2013-2014  Jouffret Laurent (financement Université du Maine) : " Nanostructuration des fluorures hybrides " (classé 4ème sur 5 postes CR2 au concours 2014 en section 15 du CNRS

 

85 publications référencée dans ISI web of Science, 1 chapitre de livre

 

5 derniers articles

"[H2amtaz]+ iron fluorides: synthesis, crystal structures, magnetic and Mössbauer studies" by I. Abdi, J. Lhoste, M. Leblanc, V. Maisonneuve, J.-M. Grenèche, G.  Viau, A. Ben Ali, J. Fluorine Chem. 173 (2015) 23.

"Structural chemistry and selected physical properties of fluorides and oxide-fluorides" by M. Leblanc, V. Maisonneuve, A. Tressaud, Chem. Rev. 115 (2015) 1191.

"New iron tetrazolate frameworks: synthesis temperature effect, thermal behaviour, Mössbauer and magnetic studies" by V. Pimenta, Q. Hoang Hanh Le, L. Clark, J. Lhoste, A. Hémon-Ribaud, M. Leblanc, J.-M. Grenèche, G. Dujardin, P. Lightfoot, V. Maisonneuve, Dalton Trans. 44 (2015) 7951.

"Fluoride solid electrolytes: investigation of the tysonite-type solid solutions La1−xBaxF3−x (x < 0.15)" by J. Chable, B. Dieudonné, M. Body, C. Legein, M.-P. Crosnier-Lopez, C. Galven, F. Mauvy, E. Durand, S. Fourcade, D. Sheptyakov, M. Leblanc, V. Maisonneuve, A. Demourgues, Dalton Trans. (2015) accepted.

"Evidence of new fluorinated coordination compounds in the composition space diagram of FeF3/ZnF2−Hamtetraz-HFaq system" by V. Pimenta, J. Lhoste, A. Hémon-Ribaud,  M. Leblanc,  J.-M. Grenèche, L. Jouffret, A. Martel,  G. Dujardin, V. Maisonneuve, , Cryst. Growth  Des. 15 (2015) 4248.