Les tamis moléculaires possèdent trois propriétés fondamentales

1. Performance du tamisage moléculaire

Les tamis moléculaires présentent une distribution de taille de pores extrêmement uniforme. Seules les substances dont le diamètre moléculaire est inférieur à la taille des pores peuvent pénétrer dans les cavités internes des cristaux de tamis moléculaire. Par exemple, les tamis moléculaires 3A ont une taille de pores d'environ 0,3 nanomètre, ne laissant passer que les molécules d'eau (d'environ 0,27 nanomètre de diamètre) tout en repoussant les molécules plus grosses (comme le propane, d'environ 0,43 nanomètre). Les tamis moléculaires 5A, avec une taille de pores d'environ 0,5 nanomètre, sont utilisés pour la séparation de l'oxygène (0,34 nanomètre) et de l'azote (0,36 nanomètre). Cette capacité de « criblage moléculaire » précise en fait des matériaux essentiels pour les procédés de séparation et de purification.

2. Performances d'adsorption

Même si les molécules sont plus petites que la taille des pores, les tamis moléculaires adsorbent préférentiellement les molécules polaires (comme l'eau et le dioxyde de carbone) et les molécules insaturées (comme les alcènes) grâce aux forces de van der Waals ou aux liaisons hydrogène à la surface des pores. Ceci améliore encore la précision du tamisage. Par exemple, la production d'azote à l'aide de tamis moléculaires de carbone permet une séparation efficace de l'azote grâce à l'adsorption préférentielle de l'oxygène (dont la polarité est légèrement supérieure).

3. Performances catalytiques

La structure poreuse des tamis moléculaires agit comme un « microréacteur » pour les réactions chimiques. Les sites acides présents à leur surface (générés par l'équilibre des charges entre la charge négative des tétraèdres d'aluminium-oxygène et les cations) peuvent catalyser des réactions de type carbocationique. Par exemple, les tamis moléculaires de type Y, utilisés comme catalyseurs de craquage du pétrole, permettent de transformer les huiles lourdes en carburants légers tels que l'essence. Ils figurent actuellement parmi les catalyseurs les plus utilisés dans l'industrie du raffinage du pétrole.

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