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Behavior of mesoporous silica under 2 MeV electron beam irradiation

Authors :
Jun Lin
Yannick Guari
Cyrielle Rey
Clara Grygiel
Jérémy Causse
Xavier Deschanels
Sandrine Dourdain
Guillaume Toquer
Nanomatériaux pour l'Energie et le Recyclage (LNER)
Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM - UMR 5257)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)
Tri ionique par les Systèmes Moléculaires auto-assemblés (LTSM)
Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM)
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM)
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ANR-18-CE05-0016,AUTOMACT,SEPARATION SUR SOLIDE ET AUTOCONDITIONNEMENT D'ACTINIDES PROVENANT D'EFFLUENTS CONTAMINES(2018)
Source :
Microporous and Mesoporous Materials, Microporous and Mesoporous Materials, Elsevier, 2021, 328, pp.111454. ⟨10.1016/j.micromeso.2021.111454⟩, Microporous and Mesoporous Materials, 2021, 328, pp.111454. ⟨10.1016/j.micromeso.2021.111454⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

This work deals with the evolution of the mesoporous structure of two silicas MCM-41 and SBA-15 under a 2 MeV electron beam as a function of the dose (0–5 GGy). For a dose of 2 GGy, the pore volume of the two materials decreases significantly by 40–45%. The irradiation-induced porosity closure is significantly more effective on smaller pores, resulting in a loss of the mesoporous network concerning MCM-41 (pore diameter ∼ 3.8 nm) and the conservation of the SBA-15 one (pore diameter ∼ 7.0 nm). The mechanism of silica porosity closure/collapse has not been fully identified, but it might result from damage effects as “Knock-on” processes. From a technological point of view, this phenomenon could be exploited for RadioNuclides (RN) encapsulation in a self-evolving porous material.

Details

Language :
English
ISSN :
13871811
Database :
OpenAIRE
Journal :
Microporous and Mesoporous Materials, Microporous and Mesoporous Materials, Elsevier, 2021, 328, pp.111454. ⟨10.1016/j.micromeso.2021.111454⟩, Microporous and Mesoporous Materials, 2021, 328, pp.111454. ⟨10.1016/j.micromeso.2021.111454⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....2312d8abcac89ca45ab9f82cb3c4543c
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2021.111454⟩